青葙子

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TUhjnbcbe - 2023/8/29 19:34:00
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俯瞰中国科学院华南植物园农业与生物技术研究中心茶园。受访者供图

甘薯小象甲。受访者供图

在南方的海岛上采集土壤样本分析土壤里的“生态圈”、在戈壁滩研究胡杨遇上沙尘暴、与甘薯天敌小象甲“斗智斗勇”……一群植物研究科研学者上山入林,为改善作物追根溯源,从自然的基因图谱中寻找神秘的蛛丝马迹,为保护生态多样性提供科研基础。

“植”根科研,青春“园”梦。他们是华南国家植物园的科研人员。一颗种子、一片绿叶背后都留有他们与植物王国的科研故事。从“新苗”再到“佳木”,一代代工作者和植物研究科学家扎根科研沃土,薪火相传。

以数年为标尺的科研生活在很多人眼中仿佛一个“不求回报”的过程,而在他们看来,研究过程中的每一个发现,某种程度上也可以说是人类跨向未知领域的一小步,哪怕很小,都是一个惊喜。

华南国家植物园在广州揭牌,这群科研工作者又迎来了新的机遇与挑战。华南国家植物园将有望为地方科研人才培养搭建更大更广的科研平台。而对于广州来说,培育更多一流科技领*人才、高层次人才和高水平创新团队有了更充分的环境,一支具有国际竞争力的青年科技人才后备*正在形成。

南方日报记者郭苏莹马艺天

上山入林

“冰与火”间逐梦植物王国

早上9点,中国科学院华南植物园研究员王宝生来到实验温室,仔细观察抗旱处理中的栎属材料栓皮栎,研究材料状态,并拍照记录。仅对同一材料的观察就要持续数月,而随后的数据分析工作量则更大。“要搞清楚一个物种已经非常困难了。”王宝生笑着说。

在温室中的工作相对来说已经非常“舒适”,作为植物科研学者,上山入林是他们更为熟悉的日常。

大漠孤烟对于王宝生来说,不是书上的诗句,而是工作的场景。多年前他跟随导师在西北的戈壁滩上研究胡杨,戈壁滩上一望无际的“荒芜”是他至今都记得的场景,唯一高耸的植物是胡杨。

“胡杨是一种极度耐旱耐盐碱的植物,一般都生长在非常干旱的地方。我们出门的时候只带了4瓶矿泉水,预计的时间是早上9点到下午3点,应该够喝了。”王宝生回忆,结果出门两个小时他们就喝完了所有的水。口渴难耐的时候还遭遇了沙尘暴,手机没了信号,两个人在漫天*沙里迷了路,直到了下午2点,才被两个当地人带出了戈壁滩。

如今回忆起这段往事,王宝生感叹的却是胡杨的保护。大片由当地学校挂牌研究的胡杨都难以存活,耐干旱耐盐碱的大树径胡杨也扛不过环境的污染和恶化。

多年过去,这样一件轶事还在王宝生的脑海里,也为他在华南国家植物园钻研种间杂交的遗传后果和适应性意义埋下一颗火种。

“杂交在植物里面非常普遍也非常重要。通过分析物种基因组上的信息可以追溯出现有的物种是怎样来的,这样我们就可以根据它们的物种特性来制定保护策略,这也是保护生物多样性的重要方法。”王宝生说。在他看来,广州具有研究保护生物多样性得天独厚的优势。

大自然总是将深奥的科学道理用浅显易懂的方式呈现在人类眼前,如同一粒种子的背后是一整个等待探索的宇宙。在上山入林采样的过程中,王宝生善于发现也乐于研究这样的规则。

野外监测,“冰与火”的考验,也常常降临。野外样地的建设、维护、样品采集和动态监测……这样的工作节奏是中国科学院华南植物园研究员、博士生导师鲁显楷的“家常便饭”。

在肇庆的鼎湖山,自年开始从事大气氮沉降全球化影响森林生态系统健康和可持续发展研究以来,鲁显楷已经持续“上山”十几年,“最长的时候,有七八年吃住都在山上”。

湿热天气,常年待在山上,不仅常遇到蚊虫叮咬,有时还会山高路陡跌倒摔跤,甚至淋成“落汤鸡”。每当讲到鼎湖山自然保护区时,他总是笑着调侃道:“鼎湖山保护区就是我的研究根据地。”

水滴石穿

十载攻坚“薯”道难

蚂蚁整齐排列的队伍从蚁穴出发,朝着食物前进。有时候它们还会“交头接耳”,传输信息。

趴着观察昆虫是很多孩子的童年记忆,同样也是华南国家植物园农业与生物技术研究中心主任侯兴亮对生物浓厚兴趣的起源。如今他已经成为中国科学院华南农业植物分子分析与遗传改良重点实验室主任,将热爱变为在植物发育分子生物学攻坚的动力。

侯兴亮介绍,作物对病虫害的抗性是他的主攻方向之一。“甘薯是保障粮食安全的底线作物,我国甘薯产量占全球产量的60%以上,但是全世界都没有很好的方案去解决严重影响甘薯产量和品质的病虫害问题。”

甘薯种植危害最大的害虫是甘薯小象甲。为了防虫,种植户只能喷洒农药。随之而来的是农户生产成本的增加,更重要的是生态环境以及食品安全问题。培育天然抗虫品种是大势所趋,然而这却是全球研究人员未攻克的问题。

甘薯作为最普遍的粮食、经济作物之一,这项科研为什么难?

“首先,要弄清楚甘薯的抗虫机制很难,其次,要育种必须有抗虫的材料,而这样的材料迄今在全球领域都只有两三个,且抗性程度不高。”面对这样的困难,侯兴亮和科研团队笑称自己的研究是“薯”道难。然而身处广东,他们又具有天然的优势。

“甘薯在广东、福建、广西都分布很广,我们与广东海洋大学的朱宏波副教授合作,来回几个省份收集了很多的资源,创建了比较高精度的抗虫评价方法,对材料进行分析。”侯兴亮说。

5到8年的奔波和大量的测评工作,往返于15座城市,最终成功找了2份高抗材料。

“通过实验我们发现甘薯对甘薯小象甲的抵抗依赖一种名为奎尼酸的代谢物及其衍生物。奎尼酸对人并没有*性,但是会明显抑制甘薯小象甲胰蛋白酶的活性,通俗来说就是甘薯小象甲吃了含有这种物质的甘薯后,不舒服,所以它们就不吃了。”侯兴亮说,含有高水平奎尼酸的天然抗虫变异品种的甘薯抗虫性强大,展示了一种有潜力的、兼具环境友好型和资源节约型的农业抗虫方案。

一棵植物,从发芽到长大,短则数日,长则数年。而对于科研工作者而言,面对自然的广阔,观测的时间常以数十年计。面对全新领域的探索,结果也是不确定的。

“在野外,观测常常受到天气因素影响。遇到暴雨天气,原本仅需一周的棵树苗日常光合作用监测就会需要长达一个半月时间才能完成。”鲁显楷说。

数十年如一日,鲁显楷和团队率先在鼎湖山“富氮”南亚热带成熟林进行了11年的长期模拟氮沉降试验研究。

功夫不负有心人。年,他们提出了植物适应性新假说,即“富氮”生态系统中的植物可以通过提升自身蒸腾能力适应过量氮沉降来维持养分平衡,在国际上首次通过植物适应性把生态系统“碳—氮—水”循环紧密结合起来。年,他们根据长期监测研究进一步提出了土壤碳吸存假说。该假说把氮沉降作为驱动因子,为发展和完善陆地系统碳氮耦合循环模型提供了重要的机理支撑。该研究有望为中国森林生态系统碳汇潜力评估和“碳中和”目标实现提供决策基础。

“要做科研,就要做好‘坐冷板凳’的准备。但我相信‘水滴石穿’的道理,难题总有一天会被攻破。我就是想做别人没有做过的东西,当自己的成果对国家有用、得到国内外同行认可时,才是我最幸福的时候。”鲁显楷说。

数十载科研岁月,一代代植物生态学者以水滴石穿的毅力,突破了一个个难关,取得了一次次成就,为植物园发展打下基础,成为植物科学的广州力量。

走向未来

传承创新写就绿色名片

从空中俯瞰,满目绿意。一片片茶园中,支起一个个白色半透明的棚。中国科学院华南植物园农业与生物技术研究中心副主任杨子银和他的团队就在其中开展实验。

头戴草帽,忙碌在茶园之间,他们心中怀抱着一个关于茶叶的“家国梦”。“让中国茶走向全世界,是我们的理想。”杨子银说,从入行到热爱,这个梦支撑他在科研路上不断前行。

茶树没有甘甜的果实,却牵动全球60多个国家的经济,影响30亿人口的生活。很多人都喝茶,而小小茶叶背后,承载着支撑茶区经济、满足健康消费、稳定扩大就业、助力扶贫、服务乡村振兴等诸多任务。

“实际上,我们国家的茶园面积和年产量是世界上排名前列的,但是亩产值却在全世界十大产茶国中比较靠后。有效提升茶叶的品质和效益迫在眉睫。”杨子银说。

从脱贫攻坚、乡村振兴到“双碳”发展,从生态恢复到保护生物多样性,我国植物研究一线总是活跃着华南国家植物园科研人员的身影。

海风拂面,烈日当头。在我国热带诸多海岛上都曾留下中国科学院华南植物园生态与环境科学研究中心主任刘占锋科研团队的脚印。

对于普通游客来说,海岛只是海洋景观的一部分,而对于刘占锋来说,海岛上的土壤正是重要的研究对象之一,这其中也不乏人工海岛。

“人工海岛只有形成自我循环、自我维持的生态系统才能成为真正意义上的‘海岛’,在种植合适的植物同时,营造适宜的土壤环境也非常重要。”刘占锋说。

从一座人工岛到一座真正的“海岛”,背后是自然生态系统的活力。

“自然生态系统通常可以分为地上的生产者和地下的分解者两个部分。”刘占锋说,土壤中的生物多样性非常高,组成了一个“大家庭”,构成了地球活的皮肤。在地球表面,土壤生物的活跃给地球带来了无限生机。而不同土壤的生物协同作用,也在深深影响着地球的生态环境。因此,对土壤生物多样性的保护与恢复对于整个社会的绿色发展都具有非常重要的意义。

如今,华南国家植物园建设不仅为一座城市带来了新的建设阶段,更为城市科研工作带来新的机遇,为城市发展打开了绿色化生态化的大门。

“在植物园的建设中,把我们的科研学科做得更扎实,应用更广泛,这将是我们未来‘走出园,融入城’的一个重要方向。”刘占锋说。

在科研路上,许多先行者和一线的科研工作者的精神持续鼓舞着后来者。华南国家植物园不断在创新中发展,在传承中延续新时代科学家精神。

“华南植物园升级为华南国家植物园,不仅是机遇,也有挑战。一方面,作为植物资源的宝库,在支撑、助推经济产业发展方面发挥作用;另一方面,我们期待通过更加智慧的手段,将科普送到民众身边。”杨子银期待,科研的成果能进一步走出园,融入到城市的建设与发展当中。

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