陈文新院士:30年执著根瘤菌 踏遍青山为中华

2016-08-31 09:21:05 来源:人民网 作者:何志勇 责任编辑:邓丹凤 字号:T|T

  安贫乐道,30年执著根瘤菌

  1959年,陈文新学成回国后,进入北京农业大学从事教学和农业科研工作。不料这一时期无休止的政治运动阻断了科研工作。1973年恢复工作,陈文新选择了“既艰辛耗时又偏僻生冷”的研究——根瘤菌。

  根瘤菌是一类共生固氮细菌的总称,这类细菌在许多豆科植物的根或茎上形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养,这种高效、节能、环保的微生物能够为农田生态系统提供其所需的80%的氮,并在极大程度上改良土壤结构。自从19世纪发现根瘤菌的固氮作用以来,人类对它已进行了一百多年的研究,但人们对这类资源依然没有完全认识和了解。

  从此,陈文新带领学生并组织同行100多人,开始了在中国的土地上进行豆科植物根瘤情况的调查和采集工作。30多年来,陈文新科研团队对32个省,700个县市,不同生态条件下的各种豆科植物结瘤情况进行挖掘调查,采集植物根瘤标本一万多份,其中300多种植物结瘤情况未见记载;分离、纯化并回接原寄主结瘤确认后,入库保藏根瘤菌12000株;通过对7000株菌的100多项表型性状分析,发现了一批耐酸、耐碱、耐盐、耐高温或低温下生长的抗逆性强的珍贵根瘤菌种质资源。

  在全国根瘤菌调查的基础上,陈文新建立了国际上最大的根瘤菌资源库和数据库,菌株数量和所属寄主植物种类居世界首位(此前国际公认最大的美国USDA菌库存量为4016株)。与此同时,她还率先在我国建立具世界先进水平的细菌分子分类实验室,这是目前国际上两个最主要的根瘤菌分类实验室之一;确立了一套科学的根瘤菌分类、鉴定技术方法及数据处理程序。

  1988年,经过八年枯燥、繁琐的重复性实验,陈文新发现了第一个新属——当时世界已知的第四个根瘤菌属“中华根瘤菌”,这是第一个由中国学者发现并命名的根瘤菌属。陈文新率领课题组在对2000株根瘤菌进行多相分类研究后,又相继描述并发表了另一个新属——“中慢生根瘤菌”和15个新种,占1984年以来国际上所发表根瘤菌属的1/2,种的1/3。

  陈文新一手创立的“中国农大根瘤菌研究中心”成为我国现代根瘤菌分类学的开拓者,一度引领国际根瘤菌分类的潮流。中心研究结果为现代根瘤菌分类体系的发展做出了重要贡献。

  期间,陈文新发表的论文有80多篇被最权威的国际科技文献检索系统SCI收录。1998年,她受邀撰写有“细菌学圣经”之称的《伯杰系统细菌学手册》的根瘤菌部分内容。

  见微知著,根瘤菌做出大学问

  陈文新在祖国丰富的自然资源中挖宝探秘,最终使我国的根瘤菌分类研究进入了世界先进行列。通过30多年漫长枯燥的研究,陈文新团队获得了对根瘤菌—豆科植物的共生关系的新认识,修正了国际上的一些传统观点。

  ——证明根瘤菌-豆科植物的共生关系的多样性。100多年来,根瘤菌的“宿主专一性”被看作为根瘤菌的一个重要特性。每个根瘤菌种都只与特定的一种或数种植物结瘤固氮,反之,每种植物也只与特定的一种根瘤菌共生。陈文新的研究证明,一种植物可与多种根瘤菌共生,上述传统观念不能准确归纳根瘤菌与豆科植物共生关系。

  ——揭示了根瘤菌的生物地理学特征及与之相关的基因组差异。针对中国不同地理区域不同植物共生根瘤菌的分布研究,揭示出其生物地理学特征。陈文新进而提出,进行根瘤菌选种时必须注意菌株对地区的适应性。

  ——揭示近源菌株与植物不同品种间的共生有效性差异巨大,并已分析确定部分相关基因簇。陈文新据此提出,在应用方面我们特别强调必须针对作物品种进行菌株筛选,如能筛选到品种广谱高效菌株则更方便于工厂大规模生产。

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