以奋斗致初心 以科创启新章

——烟草所青年人才系列宣传报道（六）

编者按：发展是第一要务，人才是第一资源。站在“十五五”开局的新起点，烟草所的青年科技工作者正以青春为笔、以汗水为墨，在推进农业农村现代化和乡村振兴的伟大征程中，奋力书写农业科技自立自强的崭新篇章。为进一步弘扬科学家精神和农科精神，充分展示烟草所青年人才队伍建设成果，烟草所推出青年人才系列专题宣传活动。挖掘呈现青年科研人才传承科研薪火，立足岗位攻坚克难、服务产区破解难题的奋斗事迹，激励广大青年科研工作者以青春之力助力农业科技自立自强，为高质量完成“十五五”目标谱写青春华章。

解码植物生命调控，打造绿色“生物工厂”

——记烟草所青年科学家王杰

从欧洲求学深造，到回国投身农业科研；从探索细胞内的微观世界，到改造植物底盘赋能绿色制造——近年来，中国农业科学院烟草研究所生物技术中心青年科研工作者王杰博士，一直在做一件充满想象力的事：破译植物的“语言”，让植物更好的为人类服务。

作为海外留学归国的科研人员，王杰在欧洲知名植物科学研究机构——VIB-UGent植物系统生物学研究中心(VIB-UGent Center for Plant Systems Biology，PSB)完成博士及博士后研究。七年多的海外科研经历，使他在植物细胞生物学领域形成了扎实的研究基础：博士期间聚焦植物胞吞与囊泡转运机制，探索细胞膜信号精准运输的分子基础；博士后期间则围绕植物细胞程序性死亡机制开展研究，解析植物根系细胞命运调控的重要分子机制。回国后，他将海外积累的国际化科研视野与我国农业生物技术发展需求相结合，逐步形成了以植物囊泡转运与多肽信号调控、植物多功能多肽和囊泡的功能挖掘与利用、植物生物合成与底盘改造为核心的研究方向，致力于从基础研究中发现新机制，并探索其在植物育种、生物制造和农业生物技术中的应用潜力。

聚焦植物细胞“物流系统”，解析植物囊泡运输新机制

如果把植物细胞比作一座繁忙的城市，那么细胞内部就存在一套高度复杂而精密的“物流系统”，而蛋白质、膜组分以及信号分子等则是这套物流系统的“货物”。这些货物蛋白如何被准确识别并精确运输到特定目的地，不仅关系到植物细胞的正常生长发育，也深刻影响植物对环境变化的响应。围绕这一前沿科学问题，王杰长期聚焦植物囊泡运输及内吞调控机制，重点研究植物特有的胞吞转运蛋白与植物生长发育、细胞间通讯和信号转导之间的调控关系。要厘清囊泡转运作为细胞内部的”智慧性物流系统”运转的关键，不仅仅只是“货物蛋白怎么被送往何处”，而是破解“这些特定货物蛋白的识别密码”，只有准确破解这些“密码”，才能理解细胞如何精准地将不同的“货物蛋白”送达特定位置，从而调控自身的生长发育和环境响应。结合遗传学、活细胞成像、蛋白质组学及分子互作等先进技术手段，进一步揭示植物细胞如何通过动态调控膜运输网络，实现对关键信号受体和功能蛋白的精准调控，为理解植物生长发育和环境适应提供新的理论基础。

解码植物“多肽语言”，挖掘生长发育调控新信号

植物并不是沉默不语的。它们拥有一套非常丰富且复杂的“多肽语言”，通过这种语言，植物可以感知自身状态、与外界环境交流，并调控自己的生长发育。近年来，王杰进一步将研究视野拓展到植物多肽信号领域，重点关注植物多肽介导的细胞间通讯及其对植物生长发育的调控作用。

与传统植物激素相比，植物多肽具有来源广泛、结构多样、功能高度特异等特点。短短十几个氨基酸组成的多肽，就可能通过精准识别特定受体，启动复杂的细胞信号网络，进而调控植物根系发育、茎尖分生组织维持、叶片衰老和免疫响应等重要生命过程。在团队首席郭永峰研究员的大力支持下，王杰将前期在囊泡转运领域的研究基础与多肽信号调控深度融合，围绕“多信号如何被识别、传递以及如何发挥作用”这一核心问题开展研究。一方面，聚焦不同多肽—受体信号复合体的动态运输过程，解析囊泡转运对多肽信号感知、受体内吞及信号持续时间的精细调控机制；另一方面，从植物基因组中系统挖掘具有潜在生物活性的功能多肽，解析其受体识别、细胞内运输和信号转导机制，并探索不同多肽信号之间的协同与拮抗关系。

我们现在能够读懂的植物“多肽语言”可能只是其中很小的一部分。基于这一理念，他希望从植物丰富的多肽资源中持续发现新的“信号词汇”，解码其背后的识别规则和作用机制，并进一步通过分子设计与功能改造，将天然多肽信号转化为可设计、可调控、可利用的生物活性分子，为植物生长发育精准调控和生物技术应用提供新的分子工具。

从功能发现到创新利用，让植物多肽与功能性囊泡释放更大潜能

基础研究的价值不仅在于解释生命现象，更在于从纷繁复杂的生命体系中发现新的资源和可能。在植物多肽和功能性囊泡研究的基础上，他进一步将目光投向这些天然生物资源的功能挖掘与开发利用，努力从“发现一个分子”走向“发现一种功能”，再从“解析一种功能”走向“创造一种应用”，探索植物天然资源从基础研究走向生物技术应用的新路径。一方面，挖掘传统性植物多肽在果蔬保鲜和病原菌防治方面的新功能，通过解析植物多肽的结构与功能关系，探索利用人工设计、分子改造等方式获得具有特定生物学功能的功能多肽；另一方面，围绕植物细胞外囊泡来源广泛、功能成分丰富及生物相容性好等特性，探索其在原料开发、功能分子运输、植物信号传递以及生物制造中的潜在应用，将基础生物学研究与生物技术开发紧密衔接，拓展团队研究应用边界。

改造植物“底盘”，探索绿色生物制造新模式

除了植物生长发育与细胞信号研究，他还将研究进一步延伸至植物生物合成与底盘改造。以烟草等植物为底盘，利用植物自身强大的生物合成和蛋白表达能力，可以将其改造为生产重组蛋白、多肽及其他高价值生物产品的“绿色工厂”。然而，外源物质的大量合成往往会打破植物细胞原有的代谢和稳态，引发免疫反应、氧化胁迫、蛋白降解以及细胞损伤等问题，成为限制植物生物制造效率的重要瓶颈。

针对这一重要科学问题，王杰将植物细胞运输、信号调控与生物合成体系进行交叉融合，从宿主细胞的区室化、囊泡运输、氧化还原稳态以及应激响应等多个层面入手，系统性探索植物高效生物合成底盘的改造策略。面对外源蛋白瞬时表达引起宿主叶片细胞死亡这一普遍现象，通过细胞区室化表达和调控“活性氧”关键基因，团队开发了能够高效表达外源重组蛋白的新型烟草底盘，不断提升植物对外源重组蛋白和功能分子的合成、积累与稳定能力，探索构建更加高效、稳定的植物生物制造平台，为研究所的合成生物学植物底盘开发持续地“添砖增瓦”。

扎根科研一线，面向未来持续探索

多年的海外学习和科研经历，为王杰建立了开放的国际科研视野，也培养了独立开展科研和跨国协同创新的能力。在VIB-UGent植物系统生物学研究中心攻读博士及开展博士后研究期间，他长期与国际植物科学领域的优秀科研团队开展交流合作，接受了系统而严格的科研训练，并逐步形成了独立发现科学问题、构建研究体系和推动项目实施的科研能力。回国后，王杰积极推动国内外科研资源的交流与合作，将海外积累的科研经验与国内科研需求相结合，围绕植物囊泡运输、多肽信号调控和植物生物制造等方向积极谋划科研布局。入职以来，在研究所领导和团队首席的大力支持下，先后主持国家有关青年人才项目、国家自然科学基金面上项目和青年项目等国家级、省部级科研/人才项目6项，牵头主持所级重点任务1项。积极推进承担跨单位、跨国合作项目的组织与实施，在项目策划、团队协作、科研资源整合和青年人才培养等方面不断积累经验，逐步完成从“参与科研”向“组织和引领科研”的角色转变。

海外求学经历不仅赋予他扎实的科研训练和开括的学术视野，也让他更加深刻地认识到，科研创新不仅需要立足国家需求和产业实际，更离不开深度地国际合作。回国后，他继续加强与海外科研团队的学术交流，在植物细胞生物学、分子信号及生物制造等领域开展合作研究。同时，他也更加注重将国际前沿研究与我国农业生物技术发展需求相结合。从基础机制研究，到功能资源挖掘，再到植物底盘改造和生物制造，他逐渐形成了自己的科研思路：以基础科学问题为牵引，以关键技术突破为支撑，以生物资源开发和产业需求为导向。在他看来，科研创新并不意味着一定要追逐最热门的方向，而是要在自己真正擅长的领域持续深耕，在基础研究与应用需求之间寻找新的连接点。未来，他将继续围绕植物囊泡运输、多肽信号和植物生物合成等方向开展系统研究，进一步挖掘植物自身蕴藏的功能分子和调控机制，探索利用现代生物技术改造植物、赋能植物的新路径。