世界上首个发现“中华根瘤菌”的是中国女科学家陈文新院士

生物固氮可以减少化肥的使用,改善生态环境。中国科学院院士、中国农业大学教授陈文新在祖国丰富的自然资源中挖宝探秘,使中国的根瘤菌分类研究创造了多项世界第一。

陈文新院士,女,1926年出生,湖南浏阳(今湖南省长沙市浏阳市)人,1952年毕业于武汉大学农学院土化系。1958年在前苏联季米里亚捷夫农学院获副博士学位。土壤微生物学家、中国农业大学生物学院教授、博士生导师,中国科学院院士,国际根瘤菌、土壤杆菌分类分委会委员。主要从事土壤微生物学与细菌分类学教学和科学研究。目前的工作重点是将优良豆科植物与根瘤菌共生体系引入到我国西部大开发的事业中。

发现“中华根瘤菌”第一人

陈文新手中有一份中华人民共和国地图,上面布满了红点,每一个红点都是他们调查采集根瘤菌资源的标记。20多年来,她亲自带领学生并组织全国微生物学工作者100余人,对32个省(包括台湾部分地区),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7000多份,包括豆科植物100多属;600多种;分离、纯化并回接原寄主结瘤确认后,入库保藏根瘤菌5036株,菌株数量和所属寄主植物种类居世界首位。

她在我国建立了第一个现代细菌分子分类实验室,装备一整套先进技术设施和计算机程序,确定一套行之有效的根瘤分类、鉴定的技术方法;培养了大批细菌分类学博士、硕士;通过对2000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。她近年来用这批菌对西部几个地区的退耕还林还草中种植豆科牧草进行接种实验,已初步看出良好效果。

还和同事一起建立了根瘤菌资源数据库,建立了根瘤菌资源数据库等8个子库,是目前国际上菌株数量最大、菌株性状信息最丰富的根瘤菌数据库

她主持中国根瘤菌资源与分类研究已经20余年,分离、保藏根瘤菌5000多株,数量和所属寄主植物种类居世界首位,20世纪80年代以来她描述并发表了两个根瘤菌新属和8个根瘤菌新种,占国际发表根瘤菌新属的1/2,新种的近1/3。

她提出了否定根瘤菌“寄主专一性”及与植物“互接种族”传统观念的新见解,她的论文有10多篇被最权威的国际科技文献检索系统SCI收录,被引用达200多次。

陈教授将收集的根瘤菌进行分类分析,得出对根瘤菌与豆科植物共生关系的新认识,如一种根瘤菌并不是只与一种或几种豆科植物结瘤,在同一生态条件下,很多种植物共生的根瘤菌属同一个种;一种植物不只与一种根瘤菌共生,而是在不同生态条件下与多属种根瘤菌共生固氮。这从根本上修正和发展了根瘤菌“寄主专一性”与植物“互接种族”的传统理论,进而提出在新区种植豆科植物进行根瘤菌选种必须针对生态环境及寄主植物品种两者选择根瘤菌的最佳匹配,而不是只考虑与寄主种的匹配。

根瘤菌分类属于基础性研究,搞基础研究往往经费紧缺,成果慢,采集辛苦,实验枯燥。野外采集选点大多在人迹罕至的荒山僻岭或自然保护区。天山南北、五指山麓,都留有陈文新的足迹。长时间的汽车颠簸,爬山的劳累,面对汽车抛锚、迷路的危险,她从不叫苦。在实验室,对采回的每个根瘤都要先进行外部消毒,然后压碎、稀释、平板培养、找出菌落,并回接在原豆科植物上结瘤,以鉴定是不是该豆科植物的根瘤菌,大量枯燥、繁琐的重复性实验,陈文新一做就是8年,终于发现了第一个新属――当时世界已知的第四个根瘤菌属。该菌除了越南,只有中国分布广泛,因此,被命名为“中华根瘤菌”,这也是第一个由中国学者发现并命名的根瘤菌属。1998年,她受邀撰写了有“细菌学圣经”之称的《伯杰系统细菌学手册》第二版的根瘤菌部分内容。由于根瘤菌的固氮作用可以减少化肥大量使用造成的环境污染,提高土壤肥力,改善生态环境,陈文新的课题荣获国家自然科学二等奖。

两次落选的院士

2001年11月9日,中国科学院公布当年院士增选结果,陈文新榜上有名,在此之前,她已经两次在院士增选中落选,两次都只有一票之差。她自己对此毫不忌讳:“当院士需要有一定的成就,也需要一定的知名度,我的文章多数发表在国外杂志上,与国内科学家接触得比较少,院士当选也是机遇问题。”
其实,陈文新早已具备顶级科学家的实力。
陈文新的学术成就紧紧联系着肉眼不可见的神奇生物———根瘤菌。花生、大豆、槐树、檀木、甘草、苜蓿、紫云英,这些人们熟悉的植物外形和用途各不相同,却都是豆科植物。全世界共有已知豆科植物1.9万种,其中1400—1500种在中国。豆科植物的根系中广泛共生根瘤菌,帮助固定空气中的氮并转化成养料。根瘤菌虽不可见,却效应巨大:目前全球总固氮量中仅有20%是人类工业生产的氮肥,而75%由固氮生物提供,其中根瘤菌与豆科植物共生完成的又占65%。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100多年的研究,至今方兴未艾。
每年豆科植物开花的季节,是根瘤菌的旺盛生长期,也是陈文新的漫游期,天涯海角的偏僻之地,是她和它们约会的乐土。20多年中,她和她组织的同事走遍全国各地,共调查了600多种豆科植物,其中300多种未见于权威记载。由于根瘤菌潜在的巨大效益,根瘤菌资源调查也是世界各国激烈竞争的领域,而陈文新所建立的根瘤菌资源数据库,其数量比美国最大的同类库要多上1000多种。

科学之道

陈文新给自己总结了四点做科学之道:勤奋、求新、认真、求实。
勤奋——“这是最主要的一点,我自认一点都不比人聪明,就算聪明,不勤奋也不可能有太大的成就。用我儿子的话说:‘就是干呗!’我1948年进入武汉大学,当时红色学潮闹得很厉害,我也把很大精力花在学生运动上,同时只要有一点时间就学习,我们的说法是‘珍惜每一刻钟’,不敢说珍惜每一分钟吧。”
认真——“陈文新没什么特点,就是认真对待科学研究。”
求新——“对发现新事物总是有兴趣。100多年以来,人们一直认为大豆只与某种生长比较缓慢的根瘤菌接种,1982年,一位美国科学家在上海郊区抓了一把土带回去,用盆栽种一颗豆,就从这棵豆的根系里分离出新的根瘤菌。同时也有一位中国学者做了同样的发现,当年两人联合宣布发现快生大豆根瘤菌。1984年我用这种快生根瘤菌做分类,发现它其实是一个全新的属,就命名为中华根瘤菌属,当时这种根瘤菌只在中国才有发现。细菌分类的实验室工作非常枯燥,但就是兴趣驱使着,让人觉得自己并不是什么苦行僧,用不着为工作强迫自己。”
求实——“科研来不得半点虚假。我发表了中华根瘤菌新属,但当时国际上对中国大陆并不是那么瞧得起,不相信我们能做出这种发现,连我论文发表后预订的100份杂志都让人家给寄到台北去了。1992年有人发表文章反对我,我的一些同事很泄气,我的态度就很冷静:相信科学的先进技术能最终证明事物的真实结果。果然,1994年通过使用更全面的方法进行检验,又重新认定了这个属。”

烈士遗孤

陈文新院士1926年出生于湖南,父亲陈昌(字章甫)是我党早期湖南学运和工运的领导者之一,在湖南第一师范求学时与毛泽东是同窗,成为至交,后追随毛泽东参加革命,1930年,同杨开慧一起惨遭国民党反动派杀害。陈文新的母亲是一位普通的家庭妇女,守着几亩薄田度日,日子过得非常清贫,但是,她的母亲牢记着丈夫临走前的嘱托:“一定把三个女儿养好”,想尽一切办法让她们多学知识。当时湖南有个习俗:女子不能够下水田干活。她的母亲就靠缝补衣服和人家换男劳力来干活,把陈文新扮成男孩子光头赤脚从事辅助劳动,筹集学费。1948年,陈文新以优异的成绩考入武汉大学。新中国成立后,不再为学费发愁的陈文新在她母亲的口述下,给毛主席写了一封信。
1951年,25岁的陈文新在毛主席的秘书田家英的带领下,走进了中南海。见到了毛主席时,毛主席大踏步地走了过来,陈文新迎了过去。当主席的大手紧紧地握住了陈文新的双手时,激动不已,那一刻,主席想起了为革命献出年轻生命的好友,还有他的亲人们心情难以平静。那天,他们谈了很多,从我国农业的现状、未来的发展,到最新的农业科技动态,毛主席对农业的热切关注,更加坚定了陈文新献身农业的决心。1954年,陈文新赴苏留学前夕,再次走入中南海,到毛主席家中吃饭。他们边吃边聊,谈到了土壤改良、提高农作物产量和苜蓿、根瘤菌、固定空气中的氮等问题,临别前,陈文新向毛主席保证“继承革命先辈遗志”、“将自己的一生献给农业科技事业”。

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