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陈文新:50多岁开始建起全球最大根瘤菌资源库

中国科学报

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陈文新

■本报记者 李晨

晚年的陈文新经常拿着放大镜看《中国科学报》,在报纸上画线,批一两句话,然后把报纸拿到办公室,跟学生讨论。她说:“这个东西跟我们的根瘤菌工作能搭上,能不能朝这个方向试一试。”

后来她的阿尔茨海默病加重,摔过跤、视力退化后,记不住别人的名字,有时甚至连自己的儿子也不认识了。但只要提到根瘤菌,她还是条理清晰、逻辑缜密,直至2021年10月7日离世。

2026年是中国科学院院士、中国农业大学教授陈文新百岁诞辰。一颗颗根瘤、一株株细菌、一个个新种,50多岁才正式开启科研生涯的她,把偏僻小路拓成了科研大道。

天命

中国农业大学生命科学大楼地下室一层,几台巨大的冰箱低声运转。12000余株根瘤菌静静地躺在零下80摄氏度的环境里,形成了看不见的“微生物王国”。这就是陈文新一手创立的中国农业大学根瘤菌研究中心的菌种保藏中心。

陈文新的科研“生命”,是从50多岁才开始的。

1959年,她从苏联季米里亚捷夫农学院学成归国后,进入北京农业大学(现中国农业大学)任教,却赶上特殊时期,科研中断了十几年之久。1973年,她在河北涿县(今涿州市)农场采集根瘤菌,开始生物固氮研究。但直到1978年学校搬回北京,她才逐步开始系统的研究工作,那时已经52岁。

彼时生物固氮协作组成立,华中农业大学、南京农业大学、北京农业大学都参与其中。陈文新的老师、中国科学院院士陈华癸给大家分配任务。他看着陈文新说:“你就做根瘤菌分类吧。”

陈文新很爽快地答应了。多年后,她曾告诉自己的学生,陈华癸先生当时觉得她科研底子比较薄弱——十几年没正经搞科研,分类“这个工作好干”,所以让她做分类。

然而,根瘤菌分类是一门“既艰辛耗时又偏僻生冷”的学问。有管理部门的人说“根瘤菌分类是老掉牙的问题,有什么好做的”,年轻人也认为细菌分类工作枯燥无味。遗传学研究、基因工程等正成为科研热门,很有诱惑力,甚至有研究生希望导师陈文新转行。

然而,陈文新始终记得陈华癸对她说过的话:做分类要“安贫乐道”。她深知干没有兴趣的工作是坚持不下去的。做苦行僧还可以,但如何才能“乐道”?

幅员辽阔的祖国大地孕育出极其多样的根瘤菌资源。了解和开发这些宝贵资源、为农业生产服务的初衷,给了陈文新坚持下去的动力。

陈文新对中国根瘤菌的系统调查从新疆起步。1980年7月,54岁的陈文新和同事曹增良进疆,与新疆农业科学院的同事合作采集根瘤菌。出发前陈文新定了规矩:见到豆科植物就挖,考察是否结瘤;挖出的根瘤一部分在当天晚上即进行根瘤菌分离,另一部分装入干燥瓶保存带回学校备用;还有部分根瘤用于就地测定根瘤原位固氮酶活性;拍照片并做详细生态特征的记录。

白天外出采集根瘤,晚上在入住的宾馆房间里做菌株分离。没有超净台,只有自带的酒精灯、预先准备好的试管培养基、一套必备的工具和凉白开。把根瘤消毒、切开、放进培养基,几天后试管中的菌就长出来了,带回学校后再分离、纯化。每晚工作到凌晨一两点,第二天早饭后又出发。

当时陈文新的心脏很不好。虽然经过几年太极拳锻炼,身体已好了很多,可爬天山时仍很困难,每走十几步就得坐下休息一两分钟,一天只能采到四五个样品。

新疆的风沙也很不讲情面。陈文新的学生、墨西哥国立理工大学生物学院教授汪恩涛后来回忆:“我们坐一辆吉普车四处奔波,风吹得沙土往车里灌。挖一米多深的坑,人蹲在里面,风刮过就成了‘土人’。”

更难的不是累,是“空手而归”。有一次,陈文新他们连挖三天,明知是能结瘤的豆科树,却一颗瘤子都没有。后来才明白:这些树临近一条污水沟,污水带来的氮太多,触发了“氮阻遏”——豆科宿主植物处在富氮环境中,结瘤会被抑制。

虽然白忙了三天,但陈文新觉得,能在实践中认识到氮阻遏现象对生物固氮影响的严重性,也是一个重要收获。

后来,由陈文新分类定名的“中华根瘤菌属”的第一个物种——新疆根瘤菌就采集自新疆的大豆根瘤中。

30多年里,她带领团队跑遍全国32个省级行政区、700多个县市,采集根瘤标本10000多份,其中300多种植物结瘤情况此前未见记载;分离、纯化、回接确认后,入库保藏12000余株。对7000株菌做100多项表型分析,发现一批耐酸、耐碱、耐盐、耐高温或低温的珍贵抗逆资源。她建起的是当时国际上菌株数量最大、宿主种类最多的根瘤菌种质资源库。

过了若干年,陈华癸再见到陈文新时说:“当时协作组觉得根瘤菌分类比较简单,就给了你。现在回过头来看,你做得最好。”

重写

“资源的收集不是我们的最终目的。我们工作的第二步是对它们的性状进行分析和分类研究。分类是一项最重要、最基础,也是最费时费力的工作。”陈文新曾说。

1982年以前,根瘤菌的分类系统只有两个属:根瘤菌属和慢生根瘤菌属。一种菌跟哪个植物结瘤,就用哪个植物名作菌种名,如与三叶草结瘤的叫作“三叶草根瘤菌”,与大豆结瘤的叫大豆根瘤菌。陈文新说,这显然是不合适的。

1985年到1986年,陈文新将从美国带回的11株快生大豆根瘤菌和国内专家分离的几十株快生大豆根瘤菌一起进行了分类研究。她发现,它们完全不同于已知的两个根瘤菌属,而是一个新属。因该菌群只在中国发现,所以将其定名为中华根瘤菌属。

1988年,关于该属的研究在《国际系统细菌学杂志》发表,与发现根瘤菌的1888年相隔整整100年。这是人类发现的第四个根瘤菌属,也是第一个由中国学者发现并命名的根瘤菌属。后来,团队又发表了“中慢生根瘤菌属”和一批新种。

有部分国际同行基于当时流行的多位点序列分析,认为中华根瘤菌属应合并至近缘的剑菌属。但陈文新团队和多数国际同行基于多项分类学证据及两个属生活史的鲜明差异,在国际期刊上发表文章时坚持使用中华根瘤菌属。

陈文新的学生田长富清楚地记得她的态度:“先进的技术最终会证明我们的结果是正确的。”2022年,来自加拿大、英国、德国和意大利的团队从系统发育基因组学角度进一步证实了中华根瘤菌属的划分是正确的。

1998年,陈文新受邀与美国学者L. D. Kuykendall共同撰写《伯杰氏系统细菌学手册(第二版)》有关根瘤菌的篇章。这本手册是一本标志性的工具书。

始料不及的是,Kuykendall中途否定新体系,要把中华根瘤菌属等四个属合并为一个属,回到1982年之前的分类状态。陈文新坚决反对,拒绝署名,并向分类分委会和编委会通报。由于众多国际同行的反对,最终Kuykendall撤回错误意见,并向她道歉。

2001年,陈文新主持的“中国豆科植物根瘤菌资源多样性、分类和系统发育”项目获国家自然科学奖二等奖。同年,她当选中国科学院院士。

陈文新的学生陈文峰注意到,当时她并没有表现出特别高兴或激动。“先生有一句话是这样说的:以平和心态对待得失。”

这句话被刻在了陈文新百岁诞辰纪念活动的纪念品上,送给每一个怀念她的人。

先生

中国农业大学1977级农业微生物专业的学生,是陈文新最珍视的一届。他们是恢复高考后的第一批学生,多在农村、工厂干过,年龄参差不齐。但在她眼里,这一届学生底子最好。

她像一个“不挂名的班主任”,在他们入学的第一年,数次到河北涿县校区看望他们,与他们谈微生物学的重要性,又像一位慈爱的母亲关心他们的生活。

中国微生物学会原秘书长东秀珠就是那一届的学生。学校搬回北京后,陈文新经常到宿舍来,了解学生在学习和生活中遇到的困难,还常在家中接待他们。那时陈文新只有一间住房。东秀珠见到,为了能和同学们交谈,她让儿子在简易地震棚里复习准备高考。

大学四年级,他们面临人生的重要选择——工作还是读研。陈文新在学生宿舍5号楼前放了两把凳子,和班里20多名同学交流,逐一为他们规划发展前途:帮助想考研的学生选方向和导师,也给想工作的学生提出职业建议。她亲自送东秀珠到中国科学院微生物研究所与希望报考的导师交流,让她在那里做毕业设计以提前熟悉环境。

2003年入学的田长富面试时,陈文新不问实验设计,先问他家里情况怎么样。那一届三个直博生的公费名额全是她争取来的。

入学后田长富遇到的第一个难题是,分离菌株时总有污染、菌容易死。陈文新没有给他一本操作规程让他背,而是把自己的经验和认知教给他——哪些环节最容易出问题、怎么判断菌是不是真的死了、污染可能从哪里来。

作为国内率先建起数值分类体系的人,她特别鼓励学生尝试新方法。“当时学生们可能材料、样品数量没那么多,统计分析不一定扎实……但她都热情鼓励大家去尝试。”田长富说。

实验室氛围也因此受到积极影响。师兄弟之间互相帮忙,“师弟搞出个新方法,师兄也会用”。

陈文新还让学生参与项目申报。不是让学生签个字、挂个名,而是让学生写初稿,老师再完善。组织大项目的时候,她会让研究生旁听资深老师的讨论——不只听结论,也听他们怎么争论、怎么判断一个研究方向值不值得做。

2006年前后,田长富完成了自己的第一篇英文论文。已经80岁高龄的陈文新在收到文章后,拿着放大镜逐字阅读、修改。陈文新改完学术内容和逻辑之后,还要让其他老师接力改。

这不是田长富一个人的待遇。陈文新带的所有学生写英文文章时,基本都是这个流程。

家人

陈文新对学生很慷慨。

有个学生准备买房。父母帮他凑了20多万元,首付还差20万元。他给陈文新打了个电话:“陈先生,我要买房子,首付还差……”问清楚还差多少钱后,陈文新和学生一起去银行取钱。银行工作人员反复提醒她,不要被骗了。借条上只写了“今借多少钱”,没有写还款日期。还钱时,学生要把利息也算上,可陈文新坚决不收。

2009年,陈文峰要去美国夏威夷大学访学一年。出发前,陈文新专门到他家里去送行。陈文峰的家在六楼,没有电梯。80多岁的陈文新自己一个人爬上去了。到了家里,她就对陈文峰说了一句话:“出去好好学。”

“她不是在办公室里或者电话里说几句。这说明她对年轻人或者团队的人非常支持。”陈文峰说。

家里有好吃的,陈文新往学生手里塞。月饼多几盒,分给学生尝;水果端上桌,先让“孩子们”拿。她不擅长说软话,但学生们都懂,这是她表达“我在意你”的方式。

逢年过节,早几届的研究生常被陈文新叫到家里吃饭。汪恩涛记了一辈子:“每次都有红烧肉。先生说,恩涛爱吃,多吃点。”

即便是在生命的最后阶段,双目失明,她依然惦念着实验室的人与事,关心着“生物固氮”能不能让土地更肥沃、让农民少用些化肥。

百岁诞辰这天,中国农业大学根瘤菌研究中心所在的大楼里立起了陈文新的雕像。陈文新的身后,留下了上万株珍贵的根瘤菌、一张标满红点的全国采样图,以及一群仍坚守在根瘤菌资源开发与利用领域的后来者。

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