【人物小傳】

焦遠年，1982年1月出生，中國科學院植物研究所研究員，國家引進人才計劃青年項目入選者。綜合利用基因組學、生物信息學和統計學手段，創新了古多倍化精准鑒定的方法，在植物基因組進化、古多倍化的發生及其適應性進化意義等方面取得了一系列突出成績，研究成果對於理解生物進化、物種保護及遺傳育種具有重要的理論及應用價值。

2021年，焦遠年獲得第三屆“吳征鎰植物學獎”青年創新獎。

焦遠年在工作中。受訪者供圖

2015年，已經在美國工作生活了近十年的焦遠年，做了一個重要的決定——辭去待遇優渥的工作，賣掉車子和房子，舉家回國。

他選擇進入中國科學院植物研究所系統與進化植物學國家重點實驗室，建立了生物信息學和植物基因組進化研究組，利用基因組學、生物信息學和統計學手段，探索億萬年間植物進化的奧秘。

通過創新關鍵研究方法和思路，他在植物基因組進化、古多倍化的發生及其適應性進化意義等方面取得了一系列突出成績。

做科研要有執著精神

21世紀初，隨著生命科學和計算機科學的迅猛發展，一項新興的交叉學科——生物信息學誕生了。科學家通過更為先進的辦法，解析了擬南芥、水稻和人類的基因組。

2004年，從中國農業大學生物科學專業畢業的焦遠年，對計算生物學產生了濃厚興趣。結合專業和興趣，他進入美國賓夕法尼亞州立大學讀博，開展進化基因組學研究。

全球有30多萬種形形色色的開花植物，屬於陸地植物最繁榮以及形態最多樣化的一個分支。在1879年，達爾文就將被子植物的“突然出現”並快速分化稱作“討厭之謎”，而這個謎題一直都是進化生物學領域的重大科學問題。

焦遠年下決心要“啃下這塊硬骨頭”，對花起源的緣由開始了一系列探索性研究，並猜測多倍化可能與之有關。

“從2006年起，我就開始摸索可能的研究路徑，看過的基因家族進化樹就有好幾萬個，發現了一些苗頭。其中最難的就是怎麼來確定基因重復是由多倍化事件的產生的？焦遠年說，“我們通過高通量生物信息學方法對進化樹的樹形模式進行了建模以及重復事件的精准時間定位，再結合其他功能方面的証據，才能有確切的結論。”

直到2008年，他才建立起來完善的研究方案。又經過2年多的沉澱和反復驗証，2011年，這項成果才發表在《自然》雜志。

這篇論文指出，2億年前的植物基因多樣性大爆發可能為花的起源以及此后開花植物的多樣性起了鋪墊作用，在一定程度上解釋了達爾文提出的“討厭之謎”。

“我們提供了豐富的基因數據和准確的演化時間表，這些資源可能改變生物學家對植物演化，特別是開花植物演化的看法。”焦遠年說。

而這篇論文，也是焦遠年在博士期間唯一發表的文章。但由於新方法的建立，博后期間他很快就解析了真雙子葉植物和單子葉植物早期分化過程中的多倍化事件，並發表了多篇高水平論文。回想整個過程，他認為，做科研要有一點執著精神，確定了研究方向后，就不要輕易放棄。

尋求多倍化的進化意義

2015年回國之后，焦遠年把工作重心放到了“研究多倍化的進化意義是什麼”上面。帶著自己的第一個博士生，他開始探究植物是如何從生物大滅絕時期幸存下來的。

古多倍化事件由於發生的時間久遠，遺留下來的線索錯綜復雜，想要准確鑒定在多倍化后保留下來的重復基因並非易事。

焦遠年挑選了25個已有全基因組數據的植物物種，代表了被子植物進化的不同分支和外類群，並進行了嚴謹和詳細的生物信息學分析，試圖從遺傳基礎層面揭示多倍化幫助植物適應大滅絕事件的明確証據。

最終，他們運用多種方法搭建了一整套的分析流程，准確鑒定了被子植物進化歷史中發生的古多倍化事件后保留下來的重復基因。

“基因組進化是以分析為主的研究，這就要學會及時發現每一步結果中的問題和亮點，這些很關鍵，需要學生自己能夠發現。有時候不放過一些小的異常現象，才能看到其他人沒有發現的問題，進而推進對於科學問題的理解。”焦遠年說。

這個思路，也讓他帶著學生做出了另一項重要的成果，對流蘇馬兜鈴進行基因組解析並利用該基因組對被子植物早期進化提出了新的觀點。

“在被子植物中，木蘭類植物、單子葉植物和真雙子葉植物三大支系間的系統發育關系尚不明確，馬兜鈴屬屬於木蘭類植物，我們希望在它身上找到被子植物進化研究的突破口。”焦遠年說。

為了盡快實現突破，他在植物研究所一間溫室裡種滿了馬兜鈴。這些都是焦遠年的“寶貝”，他經常會到溫室轉轉，觀察馬兜鈴的生長情況。

在基因組比較過程中，他發現了一個異常情況——木蘭類植物和單子葉植物共享了一次染色體的相互易位事件，而真雙子葉植物則缺失這一演化的特征。焦遠年表示，這個意外發現支持了木蘭類植物和單子葉植物可能互為“姐妹群”，而真雙子葉植物在二者分化之前就已經形成。

特別驚喜的是，研究發現流蘇馬兜鈴自現存被子植物起源后未經歷過多倍化事件，其基因組具有類似古老基因組的狀態，而這個發現也進一步為流蘇馬兜鈴有望成為被子植物重要模式植物提供了直接証據。

科研要面向國家重大需求

回國7年，焦遠年取得了多項重要成果，但其實科研之路並沒有看起來那麼順暢。

“最開始連項目申請書都寫不好”，好在周圍同事提供了及時幫助，自己也在不斷琢磨方法，才度過了最艱難的適應期。

帶學生做科研的過程中，焦遠年也學著如何成為合格的導師。“遇到問題時，我就要花更多的時間來尋找解決方法。我們設立課題的時候就有很多的討論，輕易不會換課題。從頭來，不一定就會特別順利。”焦遠年說。

作為青年科研人員，他認為自己的工作要更多結合國家重大需求。對於未來的科研工作，焦遠年也有了更多的想法。

基於全基因組加倍在植物重大進化事件的研究成果，他在嘗試把多倍化的研究拓展到作物，“把論文寫在祖國大地上”。

“小麥是一個特殊的物種，涉及到很多多倍化的機制和機理。在小麥進化過程中的多倍體的優勢和規律，可能會幫助我們理解小麥的品質和產量，甚至促進多倍體育種。”焦遠年說。

關於“吳征鎰植物學獎”

吳征鎰植物學獎由中國植物學會、雲南吳征鎰科學基金會於2016年7月12日聯合設立，旨在弘揚吳征鎰嚴謹治學、無私奉獻和執著追索的科學精神，獎勵在植物學基礎研究、植物資源合理開發利用、植物多樣性保育及生態系統持續發展等方面取得杰出成就和重要創新成果的植物學科技工作者。該獎項每兩年評選一次，每屆設置“杰出貢獻獎”一名和“青年創新獎”兩名。

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