他们用“竹笋”哲学改写微生物促生的百年认知
从堆肥到《细胞》：
他们用“竹笋”哲学改写微生物促生的百年认知
从堆肥转到木霉，15年坚持，被子刊拒稿，学生从想要退学到主动延毕，导师把学生处成同事，再经历一年大修，80余页答复，最终被《细胞》接收……
7月23日，南京农业大学资源与环境科学学院教授、中国工程院院士沈其荣团队在《细胞》在线发表论文，揭示了哈茨木霉分泌类膨胀蛋白（ThSWO）调控植物生长的一条重要分子通路，首次阐明木霉效应蛋白靶向激活拟南芥AtABCB5生长素转运蛋白、调控植物内源生长素外排及相关响应，为微生物肥料提质、作物绿色增产开辟全新分子靶点与应用路径。
膨胀蛋白ThSWO穿过植物细胞壁过程。
在这背后藏着一对师徒如何用“两条腿走路”的智慧，他们依靠“竹笋哲学”相互激励、彼此成就的故事。
“两条腿走路”的智慧
木霉（Trichoderma）是自然界中一类广泛应用于生物防治和植物促生的有益真菌。2011年，论文通讯作者沈其荣团队凭借芽孢杆菌生物肥拿下国家奖后，把目光投向了另一个方向——木霉。
“木霉的促生效果和田间防病能力比芽孢杆菌还好，但机制说不清楚。”沈其荣找到刘东阳说：“你以前做真菌，现在做木霉，都是真菌，能不能接过来？”
2012年，当时刘东阳刚刚博士毕业，此前一直从事堆肥研究，就是研究微生物比如真菌怎么把秸秆、木质纤维素这些“死掉的植物”快速分解，变成腐熟的有机物料。
“我那时候并不研究木霉。”刘东阳回忆说，沈其荣找到他时，他心里其实是一直“打鼓”的。原来是跟死的秸秆打交道，现在要跟活的植物打交道，在他看来，这两件事“风马牛不相及”。但他没有拒绝，还是硬着头皮把方向接下来了。
很快，他就面临一个现实困境：一个新方向，不可能很快出成果。高校又有考核压力，怎么办？他想了一个办法——“两条腿走路”。
刘东阳带领的木霉生物学研究团队。
一方面，他继续做堆肥和酶学研究，保证实验室的基本产出；另一方面，他把另一半精力投向木霉与植物互作。“我当时想，木霉既然是土壤里的真菌，它肯定也会分解有机物。那我就先用以前的方法研究它能不能分解秸秆，顺便把它的遗传操作系统建起来。”刘东阳说。
没想到，这一步“歪打正着”，成了日后破解谜题的关键。
因为实验室的平台不够，基因敲除或者其他的遗传编辑工具还不成熟，刘东阳带领大家花了8年时间积累了数千株功能菌种资源，建立了完善的木霉遗传操作体系以及成熟的蛋白表达纯化平台。
2017年，借助上述先进的研究手段，沈其荣团队发现了一个令人困惑的现象。
当时的学界认为，木霉促进植物生长主要通过分泌吲哚乙酸（IAA）等植物激素来实现。有了IAA，植物自然就长得好。但刘东阳和团队成员反复检测根际土壤，发现IAA的浓度极低，远低于理论上能产生促生效应的水平。不过把木霉加进去，植物的根系确实变得更发达了。
“这意味着，木霉促生的背后，一定存在某种不依赖激素合成的全新机制。”沈其荣说。
这个念头一旦冒出来，就再也挥之不去。
刘东阳（右三）带领学生们进行田间实验。
在另一个方向上，研究木霉分解秸秆的过程中，研究团队发现了一种特殊的蛋白——类膨胀蛋白。这种蛋白能让纤维素膨化，方便其他水解酶进一步降解。刘东阳突然想到一个问题：“植物活着的时候也有细胞壁，木霉定植在根上，为什么没有把活的植物细胞壁也分解掉？”
这个看似随意的联想，将“两条腿”的方向联系在了一起，也成了整个研究的起点。
从“命中注定”的师徒到想要退学
不过，要想在一个陌生的方向上出成果，10年时间并不算多。
2021年初，刘东阳收到一封邮件。发件人叫陆佳馨，扬州大学本科毕业后，以高分考入南京农业大学草业学院读硕士，期间还出国交流了一年。她的硕士课题是做草的真菌病害防治，植物学和真菌学功底都很扎实。她在邮件里说：想读刘老师的博士。
刘东阳看了，有点心动——他正需要一个有植物学背景的学生。但他那年只有一个博士名额，已经录了直博生。“录不了你了。”他如实回复，并建议她试试给沈其荣写信申请。
陆佳馨不死心，又联系了沈其荣。沈其荣同意让她来面试。可因为联系晚了，第一轮面试的名额满了，没有导师能要她。
眼看就要彻底错过，戏剧性的一幕发生了：一个已经录取的学生主动放弃，空出一个名额。沈其荣拍板：补录陆佳馨。
“阴差阳错，她又到我实验室来了。”刘东阳笑着回忆。
陆佳馨自己也觉得神奇：“我给刘老师发了邮件，没见过面，只是觉得他的方向跟我硕士做的吻合。没想到兜兜转转，最后还是到了他这里。”
就这样，刘东阳成为了陆佳馨的直系导师。但真正让她惊喜的，是刘东阳的带教风格非常符合她的期待。
陆佳馨在温室仔细观察植物表型。
陆佳馨性格敏感，对自己要求极高。她很清楚自己需要什么样的科研环境。“我是那种在压力特别大、负面反馈多的情况下，反而做不好事情的人。我需要比较轻松的氛围，才能发挥出最好的一面。”她告诉《中国科学报》。
刘东阳恰恰就是这样的导师。“我永远不会批评勤奋的人。”他说，“做科学，不是你想要什么结果就能做出来的。失败是正常的，成功才是“偶然”的。但只要你坚持，总会等到属于你的那场雨。那些偷懒的、磨洋工的，我不会客气；但那些天天在实验室努力、只是暂时没结果的，我只会鼓励。”
这种风格，对陆佳馨来说，简直是“量身定制”。
但即便有最好的导师，科研的坚信也不会减轻半分。2022年，刘东阳描述当时的处境是“漏斗”底部——同时承受来自顶部和侧壁的压力，受压是最大的。顶部的压力来自跨学科的方法论能否在该方向上奏效、这段艰辛的探索将通向什么样的终点，没有现成的答案；侧壁的压力则来自沈其荣大团队里别的方向成果涌现，而在自己的小团队，长周期的研究投入让学生们面临着成果刊发和毕业求职的多重压力。
刘东阳给自己的安慰是：漏斗底部虽然承压大，但也更紧实、更能挺住。所以，底部的沙子往往并不容易掉下去。“这个时候需要做的就是咬牙坚持。”他说。
陆佳馨和团队成员们调试实验室设备。
陆佳馨接手这个课题后，面临的第一个难题就是：蛋白表达不出来。她要研究的类膨胀蛋白ThSWO，结构极其特殊——像风筝一样，中间有一段“绳子”一样的柔性区域，摆动特别大。这种蛋白极难表达，就算表达出来，也容易形成没有活性的包涵体。
“刚开始的头两年，基本从分子到蛋白表达，到表型培养条件的摸索，三大方面全都卡住了。”陆佳馨回忆。她试了无数种培养基配方，调整氮磷钾镁铁的浓度，改变pH值，变换光照时间和温度……光是摸索最优的培养体系，就花了一年半。她的电脑里有一个超大文件夹，里面全是失败的实验记录。
“我当时觉得自己不适合做科研，什么都做不出来。”她甚至去找导师沈其荣院士，说要退学。
刘东阳看在眼里，急在心里。但他从不表现出来。
“竹笋”哲学和主动延毕
“我跟她讲了一个竹笋的故事。”他说，“竹笋前五年都在土壤里，就一个小尖尖，谁都看不见。但它在地下积蓄养分，等到要爆发的时候，一周就长成十几米高的竹子。这叫‘雨后春笋’——不是因为下雨，是因为它在土壤里耐住了寂寞。”
陆佳馨听了，半信半疑：“刘老师是不是在忽悠我？”但这话她记住了。后来这个故事经常在她怀疑自己的时候鼓励她继续前进。
转机出现在蛋白表达问题上。刘东阳深知这不是陆佳馨的强项，他没有让她“硬啃”，而是调动了整个实验室的资源——让擅长做蛋白表达的同学帮她做，又联系公司批量生产。“刘老师会发挥学生的特长，不会让我们去攻自己的短处。”陆佳馨说。
蛋白拿到手后，实验进展明显加快。他们发现，ThSWO蛋白不仅能穿过植物细胞壁，还能精准定位到细胞膜上，与一个叫AtABCB5的膜蛋白结合，激活它的生长素外排功能。这个发现颠覆了传统认知——木霉促生，靠的不是分泌激素，而是用效应蛋白直接“劫持”植物的激素运输系统。
刘东阳说，有趣的是，这个AtABCB5膜蛋白是属于生长素转运蛋白家族，通常被认为转运能力弱、功能活性低，几乎不具备主流研究价值。该家族被学界贴上“低能”标签、打入科研“冷宫”。
然而，他们的研究发现，哈茨木霉分泌的类膨胀蛋白穿透植物细胞壁，与低能转运蛋白AtABCB5结合后，原本活性微弱、近乎失效的转运载体，一跃成为植物体内转运效率最高的生长素核心载体。
“我们以前做堆肥、做酶学，积累了一套成熟的蛋白表达纯化平台。如果没有这些基础，光靠从头摸索，根本不可能在短时间内解决ThSWO的表达难题。”刘东阳说。
这正是“两条腿走路”的真正价值——一条腿做基础方法学，一条腿做前沿科学问题，两条腿互相支撑，才能走得远。
刘东阳在田间实验。
而在这个过程中，陆佳馨也慢慢发现了自己的价值。她擅长植物学，擅长表型观察，擅长把复杂的分子机制和宏观的生物学现象联系起来。“刘老师让我知道，我不需要样样精通，只要把自己擅长的做到极致就够了。”她说。
2024年8月，他们把文章投了出去。第一个目标是《自然》。很快被转到了《自然—通讯》，结果被拒了。
“说实话，当时机制做得确实还不够深入。”陆佳馨回忆。
但这次被拒，反而成了转折点。他们冷静下来，补做了一系列关键实验——其中最关键的，就是去南京农业大学免疫研究所，用人胚肾细胞验证AtABCB5的生长素外排功能。
“那是医学类的平台，我们完全没接触过。”陆佳馨每天早上从南京农大浦口校区坐大巴到卫岗校区，在免疫所从头学习动物细胞培养技术。她还穿着防护服进入辐射区，用放射性标记追踪生长素的去向。这个实验，直接锁定了ThSWO激活AtABCB5外排生长素的功能，把整个机制“升华”了。
2025年5月，这项工作完成后，陆佳馨感觉文章更完善了，但她却面临一个重大抉择。2025年她本应该博士毕业，是拿现在的结果发一个小论文按时毕业，还是申请延毕继续“死磕到底”？
“我是做好准备让她发一篇论文按时毕业的。”刘东阳依然没有给陆佳馨任何压力。但陆佳馨心里一直觉得，这项成果应该可以在更重要的平台上发布。她和刘东阳说，想申请延期毕业，希望把文章往更高水平的期刊投。
80余页修改换来一场“脱胎换骨”
2025年8月5日，他们把完善后的论文投到了《细胞》。编辑非常感兴趣，很快送审。两个月后，他们收到了第一轮审稿意见。
四个审稿人，34个问题。
其中最尖锐的问题，指向了AtABCB5的磷酸化调控逻辑链。审稿人要求，必须证明ThSWO结合后确实引起了特定位点的磷酸化，因为这个磷酸化是激活生长素外排的关键。
“我们一开始想引用文献来辩护。”刘东阳说，“但沈院士坚决不同意。”
沈其荣说：“审稿人抓住后就会一招致命。必须用遗传学互补实验来补强磷酸化位点的功能证据。”这一关键建议后来直接推动了论文核心证据链的完善。
于是，一场持续半年的“攻坚”开始了。
他们要合成一个携带特定突变的载体，转入细胞中验证功能。但这个载体极其难做——不能改变原始序列，不能截短，必须保持天然状态。“我们合作的公司尝试了好几次，都失败了。”刘东阳说，“我们实验室自己用PCR一段一段扩，也连不上。全世界发邮件求助，有的不回，有的说也没有办法。”
“那个时候已经是‘四条腿’走路：两家公司、实验室自己、找朋友帮忙——全都碰壁。”陆佳馨说，“我当时真的都快放弃了。但刘老师一直说，‘总有办法。’”
刘东阳先是稳住陆佳馨，然后又两次申请延长返稿时间，从三个月延长了到6个多月。
在返稿时限即将到来前一个月，奇迹发生了：公司和实验室的土办法，几乎同时成功了。“我们赶在最后一刻，把实验补完了。”
2026年4月30日晚上11点多，返稿时限前几分钟，他们按下了提交键，递交了一份长达80余页的 修改。“这些意见不是刁难，而是把文章‘推’到了《细胞》发表的水平，是让证据链从‘看似合理’升级到‘无懈可击’的关键力量。”陆佳馨说。
第二轮审稿，三位审稿人全部 表示“非常满意”，甚至说“超过了我们的预期”。两个多月后，《细胞》编辑部回信：接收了。
机制说清楚了，但研究的意义不止于此。他们在科研的过程中一直在思考：这个蛋白能不能用到农业生产中？