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武維華


武維華(1956年9月6日—),出生于山西臨汾。植物生理與分子生物學家。2007年當選為中國科學院院士。2010年加入九三學社。九三學社第十二屆中央委員會常委。

武維華的父親是太原鐵路局臨汾機務段機車調(diào)度員,1961年由于家庭出身問題,全家遷回原籍山西省孝義縣(今孝義市)兌鎮(zhèn)鎮(zhèn)兌鎮(zhèn)村務農(nóng)。

武維華在兌鎮(zhèn)村讀完了小學和初中,1972年考入兌鎮(zhèn)中學(高中)。兌鎮(zhèn)中學是一所有著優(yōu)良傳統(tǒng)和歷史的地區(qū)重點中學,“文革”期間匯聚了一大批優(yōu)秀教師,其中大多是從省城太原和北京的一些中學甚至大學被“下放改造”的優(yōu)秀知識分子。武維華在高中學習的1972—1974年,正值所謂“修正主義教育路線回潮”時期,高中教學內(nèi)容又接近恢復到“文革”前的狀況, 這也為他后來在恢復高考后的1977年底未曾復習就考入大學奠定了良好基礎(chǔ)。在此期間,武維華除了各門功課成績優(yōu)秀外,還在課外跟隨老師學習音樂和繪畫。1974年,武維華高中畢業(yè)后在本村務農(nóng),他先后擔任兌鎮(zhèn)小學和初中的代課和民辦教師、兌鎮(zhèn)“五七農(nóng)校”教師?;謴透呖嫉牡谝荒辏渚S華考入山西大學。

在山西大學這所百年學府里,武維華選擇了植物生理專業(yè)。大學4年,他如饑似渴地學習,在課余時間參加了環(huán)境污染對植物危害的科研項目。1982年,武維華以優(yōu)異成績本科畢業(yè),考入中科院上海植物生理研究所,師從我國著名植物生理學家婁成后先生,從事植物細胞間通訊的研究工作。1984年12月獲得碩士學位后,武維華隨導師婁成后先生回到北京農(nóng)業(yè)大學(現(xiàn)為中國農(nóng)業(yè)大學)從事科研和教學工作。

1987年12月,武維華由國家基金委資助赴美進行訪問研究,并于1989年9月開始在美國新澤西州立大學植物科學系攻讀博士學位。他在導師指導下承擔了兩個研究項目的實驗,對跨葉綠體被膜的K+/H+離子交換調(diào)控機制進行了系統(tǒng)研究,先后以第一作者在Plant Physiology雜志發(fā)表4篇論文,同時完成了48個學分的課程學習。兩年零兩個月完成博士學位。1991年11月,他博士畢業(yè)后來到哈佛大學生物學實驗室從事博士后研究,并開始了對植物細胞離子通道分子調(diào)控機制的系統(tǒng)研究。其間對植物葉片氣孔保衛(wèi)細胞鉀離子通道的調(diào)控機制的研究結(jié)果先后發(fā)表在美國科學院院報(PNAS)和Plant Physiology等雜志。

1994年9月,武維華舉家回國,任教中國農(nóng)大?;貒?,科研沒有啟動經(jīng)費,沒有實驗室和設備。老校長石元春院士詢問他有什么困難,他回答“領(lǐng)導的困難肯定比我多,我自己努力想辦法解決!”武維華向其他老師借了3萬元科研經(jīng)費,與其他老師擠在一間辦公室里開始了工作。在科研方向的選擇上,是繼續(xù)國外博士后期間的研究,還是根據(jù)學科發(fā)展前沿結(jié)合國家需求從頭做起?前者顯然輕車熟路,而后者必然是一條更為艱辛的道路。使命感驅(qū)使武維華選擇了后者。

我國鉀、磷資源匱乏,農(nóng)作物生產(chǎn)中鉀、磷肥施用比例嚴重偏低,大量進口鉀肥又提高了生產(chǎn)成本。針對這種情況,武維華認為改良植物(作物)的磷鉀效率性狀是我國農(nóng)作物生產(chǎn)的重大需求,而研究植物磷鉀效率的分子遺傳及細胞生理機制又有一系列重要的科學問題。

1996年開始,武維華開始了植物磷鉀高效及耐鹽突變體的篩選工作。針對每一性狀,數(shù)十萬株幼苗的培養(yǎng)、實驗工作異常艱辛。困難不僅來自實驗勞作,還不斷來自學生和一些同事的疑惑,“是否能篩選到我們希望得到的突變體?”武維華堅信,既然先前的許多研究已經(jīng)證明不同基因型植物的鉀、磷營養(yǎng)效率顯著不同,說明植物鉀營養(yǎng)性狀是遺傳控制的,那就完全可能通過遺傳誘變改變親本材料的鉀、磷營養(yǎng)性狀。

經(jīng)過近10年的艱苦努力,武維華課題組最終發(fā)現(xiàn)了調(diào)控植物鉀營養(yǎng)性狀的重要機制。他們的研究表明,植物根細胞鉀離子通道AKT1是植物細胞自土壤溶液中吸收和轉(zhuǎn)運鉀的主要執(zhí)行者,AKT1的活性受一蛋白激酶CIPK23的正向調(diào)控,而CIPK23的上游受兩種鈣信號感受器CBL1和CBL9的正向調(diào)控。在植物中過量表達CIPK23、CBL1或CBL9基因以增強AKT1的活性,能顯著提高植株對低鉀脅迫的耐受性?;谘芯拷Y(jié)果,課題組提出了包括CBL1/9、CIPK23和AKT1等因子的植物響應低鉀脅迫的鉀吸收分子調(diào)控理論模型。該項研究結(jié)果在認知植物鉀吸收利用的分子調(diào)控機理方面有重要理論科學意義,也可能在利用分子操作技術(shù)改良植物鉀營養(yǎng)性狀方面具有潛在應用價值。2006年6月30日出版的Cell雜志發(fā)表了此項重要研究成果,同時還發(fā)表了國際同行對此項工作的高度評價。

武維華同時長期研究植物磷高效性狀的分子遺傳及生理機制,相關(guān)研究成果于2009年發(fā)表在 Plant Cell雜志。另外還在植物氣孔運動調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導、花粉萌發(fā)和花粉管生長調(diào)節(jié)機制、物抗逆(耐鹽、旱)高效性狀相關(guān)基因的克隆與功能分析研究等方面先后取得了一系列有創(chuàng)新意義的成果。

在開展科研工作的同時,武維華先后承擔了植物生理學、生命科學研究進展綜述、生命科學研究進展、植物細胞信號轉(zhuǎn)導等多門課程及實驗教學工作。教學中,武維華轉(zhuǎn)變教學理念,更新教學內(nèi)容,改革教學方法,取得了好的效果。

在1995—1998年,武維華結(jié)合主講的生物科學專業(yè)本科生植物生理學課程,對教學內(nèi)容進行了逐步更新、同時嘗試教學方法改革,針對國內(nèi)當時《植物生理學》教材內(nèi)容局限、陳舊等問題,采用當時國際上通行的先進教材作為教學參考書,不僅充實和更新了教學內(nèi)容,而且還鍛煉提高了學生的英文閱讀能力。根據(jù)生物科學作為實驗科學的特點,武維華注重介紹新科學研究內(nèi)容和實驗方法,通過對一些經(jīng)典、巧妙的實驗構(gòu)思和方法的介紹自然地引出重要理論知識,不僅增加了學生的學習興趣,而且培養(yǎng)了“重實驗證據(jù)”的科學素養(yǎng)、激發(fā)了參與實驗教學和實驗的主動性積極性,培養(yǎng)學生“獨立思考和自主學習”能力。

從2000年開始,武維華歷時3年組織編寫了新的《植物生理學》教材。他依據(jù)植物生理學的自身學科性質(zhì),在力求較全面地闡述基本概念和介紹基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上,參考國際通行的植物生理學教材的章節(jié)框架和內(nèi)容,盡可能在內(nèi)容上反映最新研究成果,使教材內(nèi)容達到在基礎(chǔ)性、通用性、先進性、參考性等方面的統(tǒng)一。該教材出版后已被大陸及港、臺多所大學和中科院研究生院采用,并被列入“21世紀高等院校教材”和“國家理科基地教材”。2006年,又組織一批植物生理生化國家重點實驗室中青年骨干對教材進行了改編,于2008年出版了新版(第二版)《植物生理學》教材。

2001年,武維華實施了針對本科生科研訓練的“URP計劃”(Undergraduate Research Program),鼓勵本科生自愿參加老師主持的科學研究工作。這個計劃為本科生參與科研實踐創(chuàng)造了條件,鍛煉了學生的科研實踐能力,培養(yǎng)和提高了創(chuàng)新意識。

為使學生在學習專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識的基礎(chǔ)上及時了解和把握生命科學的前沿進展和新的科學思想,他開設了針對高年級本科生的新必修課程生命科學研究進展綜述,介紹各科研領(lǐng)域的前沿進展及未來的發(fā)展方向,極大地激發(fā)了學生從事科學研究的興趣,幫助很多同學在本科畢業(yè)階段根據(jù)個人興趣和優(yōu)勢選擇了較理想的未來發(fā)展方向。

武維華主持的博士生生命科學進展課程云集了全國生命科學領(lǐng)域的十幾位院士、科學家和著名教授,他們精彩的學術(shù)報告,從宏觀到微觀,從科研的方法思路到科研立項,涵蓋多個學科,知識面廣,課程自1997年開設至今使3000余名博士生從中受益,成為中國農(nóng)業(yè)大學研究生優(yōu)秀課程。

10余年來,武維華指導了近30名本科生的畢業(yè)論文實驗工作,畢業(yè)論文答辯全部獲得優(yōu)秀。自1995年起,他先后指導15名碩士研究生、40余名博士研究生的學位論文工作,迄今已有13名獲碩士學位、20余名獲博士學位。已培養(yǎng)7名博士后(出站)。桃李滿園。武維華不僅傳授科研方法,也注重培養(yǎng)學生嚴謹求實的治學態(tài)度。

在日常工作中,武維華要指導研究生寫論文,要為本科生、研究生授課,要申請科研項目,要進行實驗室、學科的建設管理,還要參加各種學術(shù)交流活動……似乎每天都有做不完的工作,但是,他卻從不后悔自己的選擇。

1994年回國后,武維華先后主持了國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金委員會創(chuàng)新研究群體科學基金、國家自然科學基金重點項目、國家重點基礎(chǔ)研究規(guī)劃(“973”)項目、美國洛克菲勒基金會專項研究基金等多項科研項目,先后有數(shù)十篇論文在國際學術(shù)刊物上發(fā)表。他還兼任中國植物學會副理事長、國務院學位評定委員會學科評議組成員、教育部和農(nóng)業(yè)部科技委委員、《科學通報》副主編、BMC Plant Biology雜志的Associate Editor、《農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學報》和Frontiers in Biology雜志的主編等多項學術(shù)團體職務,并于2008年11月開始,兼任國家自然科學基金委員會生命科學部主任。

雖然他在研究領(lǐng)域不斷取得新進展,但這些年來,媒體上卻鮮有武維華的身影——他幾乎謝絕了所有媒體采訪。武維華的理由很簡單:“我們這個行當與別的不同,最需要的是靜靜地做事。”他的心中始終有一個堅定的信念:“人的一生太短暫,要想做好很多事,實在不容易。我只能在植物生理這個領(lǐng)域做點事,哪怕只有一兩件呢,也心滿意足了。”

武維華于1999年被聘為首批“長江學者獎勵計劃”特聘教授;2003年獲首都和全國“五一勞動獎章”;2007年獲“全國優(yōu)秀教師”稱號,同年獲得“何梁何利科技進步獎”并當選為中國科學院院士。

武維華現(xiàn)任第十一屆全國政協(xié)常委,中國農(nóng)業(yè)大學植物生理生化國家重點實驗室主任,國家自然科學基金委員會生命科學部主任等。

主要論著

1Weihua Wu,JPeters,Gerald Berkowitz,Surface Charge-mediated Effects of Mg2+ on K+ flux Across the Chloroplast Envelope are Associated with Regulation of Stromal pH and Photosynthesis,Plant Physiol,1991,97: 580~587

2Weihua Wu,Gerald Berkowitz,Lidocaine and ATPase Inhibitor Interaction with the Chloroplast Envelope,Plant Physiol,1991,97: 1551~1557

3Weihua Wu,Gerald Berkowitz,Stromal pH and Photosynthesis are Affected by Electroneutral K+ and H+ Exchange through Chloroplast Envelope Ion Channels,Plant Physiol,1992,98:666~672

4Weihua Wu,Gerald Berkowitz,K+ Stimulation of ATPase Activity Associated with the Chloroplast Inner Envelope,Plant Physiol,1992,99: 553~560

5Weihua Wu,Sarah Assmann,Photosynthesis by Guard Cell Chloroplasts of Vicia faba L: Effects of Factors Associated with Stomatal Movement,Plant Cell Physiol,1993,34: 1015~1022

6Weihua Wu,Assmann,A Membrane-Delimited Pathway of G-protein Regulation of the Guard-cell Inward K+ Channel,ProcNatlAcadSciUSA,1994,91: 6310~6314

7Ammon Schwartz,Weihua Wu,Edward Tucker,Sarah Assmann,Inhibition of Ineard K+ Channels and Stomatal Response by Abscisic Acid: An Intracellular Locus of Phytohormone Action,ProcNatlAcadSciUSA,1994,91: 4019~4023

8Weihua Wu and Sarah Assmann,Is ATP Required for K+ Channel Activation in Vicia Guard Cells?  Plant Physiol,1995,107: 101~109

9Weihua Wu,A Novel Cation Channel in Vicia Faba Guard Cell Plasma Membrane,Acta Phytophysiologica Sinica,1995,21: 347~354

10Xiqing Wang,Weihua Wu,Sarah Assmann,Differential Responses of Abaxial and Adaxial Guard Cells of Broad Bean to Abscisic Acid and Calcium,Plant Physiol ,1998,118: 1421~1429

11Liumin Fan,Weihua Wu,Identification and Characterization of the Inward K+ Channel in the Plasma Membrane of Brassica Pollen Protoplasts,Plant & Cell Physiol,1999,40: 859~865

12Xiaochun Jin,Weihua Wu,Involvement of Cyclic AMP in ABA- and Ca2+-Mediated Signal Transduction of Stomatal Regulation in Vicia faba,Plant & Cell Physiology,1999,40: 1127~1133

13Chuanjiang Yu,Weihua Wu,Identification and Characterization of Inward K+- Channels in Plamsma Membrane of Arabidopsis Root Cortex Cells,Science in China,1999,42: 307~315

14Ximing Zhou,Weihua Wu,Regulation of the Inward K+ Channels in Stomatal Guard Cells by Cytoskeletal Microtubules,Chinese Science Bulletin,1999,44: 919~922

15LMFan,YFWang,WHWu,Outward K+ Channels in Brassica Chinensis Pollen Protoplasts are Regulated by External and Internal pH,Protoplasma,2003,220: 143~152

16Yongfei Wang,Liumin Fan,Weihua Wu,Ca2+-Permeable Channels in the Plasma Membrane of Arabidopsis Pollen Are Regulated by Actin Microfilaments,Plant Physiology,2004,136: 3892~3904

17Jing Jiang,Lingwen FAN,Weihua Wu,Evidences for Involvement of Endofenous cAMP in Arabidopsis Defense Responses to Verticillium Toxins,Cell Research,2005,15: 585~592

18Wei Zhang,Liumin Fan,Weihua Wu,Osmo-Sensitive and Stretch-Activated Calcium-Permeable Channels in Vicia faba Guard Cells Are Regulated by Actin Dynamics,Plant Physiology,2007,143: 1140~1151

19Shuying Ma,Weihua Wu,AtCPK23 Functions in Arabidopsis Responses to Drought and Salt Stresses,Plant Molecular Biology,2007,(Onlined,DOI 101007/s11103- 007-9187-2)

20Yifang Chen,Yi Wang,Weihua Wu,Membrane Transporters for Nitrogen,Phosphate and Potassium Uptake in Plants,Journal of Integrative Plant Biology,2008,50 (7): 835~848

21Yi Wang,Weihua Wu,Plant Sensing and Signaling in Response to K+-Deficiency Molecular Plant,2010,3: 280~287

22武維華主編,植物生理學,科學出版社,2003(第一版),2008(第二版)。