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沈允鋼


沈允鋼(1927年12月2日—),出生于浙江杭州。植物生理學(xué)家。1980年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1953年加入九三學(xué)社。

沈允鋼出生于浙江省杭州市一個(gè)商人家庭。父親朱金蓀入贅沈家,從事商業(yè)活動(dòng),母親沈雪吟,操持家務(wù),生有二子,沈允鋼是長(zhǎng)子。

沈允鋼幼年在杭州長(zhǎng)大,7歲時(shí)進(jìn)湖墅德勝橋私塾讀書,一年半后轉(zhuǎn)入德勝橋小學(xué)。日寇侵華,杭州形勢(shì)緊張,他隨家人去杭州鄉(xiāng)村和臨安避難。之后在上海私立文化小學(xué)、肇光中學(xué)、工部局立華童公學(xué)繼續(xù)求學(xué)。1942年9月至1947年7月,在省立杭州中學(xué)、私立安定中學(xué)和省立杭州高級(jí)中學(xué)讀完初中、高中。1947年9月考入浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)化學(xué)系,1951年畢業(yè)。

1951年8月,沈允鋼被分配到中國(guó)科學(xué)院上海實(shí)驗(yàn)生物研究所植物生理研究室工作,任研究實(shí)習(xí)員。進(jìn)所后的第一項(xiàng)工作是參加著名植物生理學(xué)家羅宗洛帶領(lǐng)的防風(fēng)林調(diào)查,赴蘇北開展調(diào)研活動(dòng),學(xué)習(xí)室外工作經(jīng)驗(yàn)。隨后在著名植物生理學(xué)家殷宏章和湯佩松的主持下開展小麥、大豆品質(zhì)的調(diào)研工作;在這之后,一直跟隨殷宏章進(jìn)行植物生化和光合作用的研究工作??梢哉f沈允鋼非常幸運(yùn),一直在高師指導(dǎo)下成長(zhǎng)起來。他在他的自述中寫道:“1955年,殷先生要我測(cè)定水稻開花后籽粒中的物質(zhì)來源。通過測(cè)定我認(rèn)識(shí)到,原來籽粒中的物質(zhì)基本上都是開花后由光合作用新形成的。從此,我對(duì)水稻開花后光合作用對(duì)形成產(chǎn)量的重要性有了較深刻的體會(huì)。接著,又做了小麥籽粒中物質(zhì)來源的測(cè)定,情況也類似。同時(shí)我們還試測(cè)了小麥旗葉的光合作用。使我們感到驚奇的是,在上海小麥旗葉雖然看來生長(zhǎng)正常,但卻測(cè)不到多少光合作用,而將同一設(shè)備帶到河南去,則可測(cè)得小麥旗葉有顯著的光合作用。想不到類似的小麥葉片在不同情況下光合作用竟有那么大的差別,而這個(gè)差別很可能是河南的小麥產(chǎn)量常常比上海高的原因。我很想對(duì)兩地大田光合作用效率差別的原因加以深究,但當(dāng)時(shí)還沒有可帶到野外去測(cè)光合作用的合適設(shè)備,兩地粗粗比較一下已很不容易,要追查其差別的原因就無(wú)從入手了。我將這苦悶向殷先生訴說。殷先生說科學(xué)研究常常如此,在探討問題的過程中,往往會(huì)感到‘山重水復(fù)疑無(wú)路’,但只要把這事情放在心上,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、認(rèn)識(shí)的提高,會(huì)逐漸找出辦法,達(dá)到‘柳暗花明又一村’的境界的。他開導(dǎo)我說,既然體會(huì)到光合作用研究的重要性,就要下決心從研究光合作用的基本理論做起。這時(shí),國(guó)外又發(fā)現(xiàn)了非循環(huán)光合磷酸化,即知道了葉綠體在光下從水中放出氧氣并將電子傳遞給輔酶Ⅱ的同時(shí),還能耦聯(lián)磷酸化,使人們對(duì)光合磷酸化在光合作用中的地位認(rèn)識(shí)得更清楚了。殷先生很感慨地說,他在40年代就想了解磷的化合物在光合作用中是否擔(dān)負(fù)重要角色的問題,可是那時(shí)所用的研究手段精確度不夠,結(jié)果不了了之。當(dāng)時(shí),殷先生的一位研究生邱國(guó)雄,從這些講座中得到啟發(fā),提出要測(cè)光合磷酸化的量子需要量。以我們實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)情況看,要進(jìn)行這項(xiàng)工作,必須克服許多困難。我感到這項(xiàng)工作與光合作用效率有關(guān),困難雖多,問題卻較明確,就建議大家分工合作來做。于是,邱國(guó)雄負(fù)責(zé)攻克葉綠體吸收光量子的測(cè)量關(guān),我和沈鞏楙承擔(dān)從葉片提取高活力的葉綠體和掌握用放射性同位素磷測(cè)定微量腺三磷形成的技術(shù)。經(jīng)過近一年的努力,大家終于同心協(xié)力地完成了光合磷酸化量子需要量的研究。1960年秋,殷先生將工作報(bào)告帶到第五屆國(guó)際生化會(huì)議上去發(fā)表時(shí),其他實(shí)驗(yàn)室也完成了類似的工作,而我們的工作還是做得比較好的。……通過這些年從事基本理論與實(shí)際問題結(jié)合的研究,……我已經(jīng)由一個(gè)過去不愿多接觸光合作用研究的青年而變成了一個(gè)‘光合迷’。我深深感謝殷先生把我?guī)肓诉@樣一個(gè)重大而又充滿著奧秘的研究領(lǐng)域。如今,殷宏章先生已經(jīng)過世,離開了我們??墒牵_展光合作用研究、造福人類的宏愿,我們一定要繼承下去!”(摘自《中國(guó)科學(xué)院院士自述》,上海教育出版社,1996)

1954年,他在殷宏章指導(dǎo)下開始探討稻麥籽粒發(fā)育過程中淀粉合成及分解酶活力變化與生理過程的聯(lián)系。他觀察到稻麥籽粒成熟過程中,淀粉大量積累時(shí),淀粉分解酶的活力仍相當(dāng)大,因此就進(jìn)一步追究β-淀粉酶及其產(chǎn)物麥芽糖的生理功能。他與合作者在實(shí)驗(yàn)中證明,β-淀粉酶可通過迅速分解引子淀粉而影響磷酸化酶合成淀粉的能力,從而否定了外國(guó)文獻(xiàn)中認(rèn)為β-淀粉酶對(duì)磷酸化酶有直接抑制作用的說法。1958年,他們進(jìn)一步證明籽粒在成熟過程中的確有麥芽糖產(chǎn)生,在盾狀體中存在一種麥芽糖激酶,將麥芽糖直接磷酸化,然后再轉(zhuǎn)變成蔗糖。這個(gè)發(fā)現(xiàn)受到了國(guó)內(nèi)外同行的重視。

1956年,沈允鋼等對(duì)水稻開花后物質(zhì)的累積和運(yùn)轉(zhuǎn)的規(guī)律進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)開花后的光合作用對(duì)產(chǎn)量的形成有重大影響。證明籽粒乳熟期是累積物質(zhì)和代謝水平最旺盛時(shí)期。在此工作基礎(chǔ)上,1958年他們運(yùn)用同位素14C測(cè)定技術(shù),探明了水稻乳熟期各葉片間光合作用產(chǎn)物沒有什么運(yùn)轉(zhuǎn),而無(wú)效分蘗的光合作用產(chǎn)物可部分轉(zhuǎn)到有效分蘗上去的現(xiàn)象。

1961年,沈允鋼等對(duì)植物葉片光合作用產(chǎn)物輸出的動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)光合作用產(chǎn)物輸出的速度在一定范圍內(nèi)與其待輸出產(chǎn)物的濃度成正比;光合作用產(chǎn)物的流動(dòng)與體內(nèi)利用、貯藏過程有密切關(guān)系。

1959年,沈允鋼參與了殷宏章開展的群體光能利用的研究。20世紀(jì)60年代初,他們建立了補(bǔ)償式光合作用測(cè)定法,利用pH指示劑反映二氧化碳濃度的變化,來推算光合作用強(qiáng)度。以后,又改進(jìn)了光合作用干重測(cè)定法。為了便于田間光合作用測(cè)定,1978年他們又創(chuàng)造了田間取樣氣流法;1982年他們又改進(jìn)了氧電極測(cè)定光合作用方法。沈允鋼等人利用這些光合作用測(cè)定法,對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中與作物光合作用效率有關(guān)的一些問題做了探討,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上起了一定作用。

早在開始研究光合作用產(chǎn)物的積累、轉(zhuǎn)化與運(yùn)輸時(shí),沈允鋼就注意到了提高光合作用效率的問題。1975年,他和同事們開展了覆蓋栽培下的二氧化碳施用的研究,證明增加二氧化碳濃度是提高作物光合作用效率的有效途徑之一。近年來,他和他的學(xué)生對(duì)植物葉片光合作用“午睡”現(xiàn)象做了探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,葉片在中午光合作用降低的原因,在很多情況下與中午前后空氣濕度較低和溫度較高所導(dǎo)致的大氣飽和差的增大有關(guān),為“午睡”現(xiàn)象的分析提供了較系統(tǒng)的證據(jù)。與此同時(shí),他們?cè)谥形绮扇婌F處理提高空氣濕度的辦法對(duì)小麥進(jìn)行了試驗(yàn),獲得明顯的增產(chǎn)效果,尋找出減輕光合作用“午睡”現(xiàn)象、提高光合作用效率的途徑。

從20世紀(jì)60年代起,沈允鋼在殷宏章的領(lǐng)導(dǎo)下,開展了光合作用機(jī)理的研究,著重進(jìn)行光合磷酸化與電子傳遞的耦聯(lián)機(jī)理及其調(diào)節(jié)控制的研究。1961年,完成了光合磷酸化量子需要量的測(cè)定。1961年在莫斯科召開的第五屆國(guó)際生化學(xué)會(huì)上,同時(shí)有3篇這方面的報(bào)告,但沈允鋼及其同事的工作最為突出。他們?cè)跍y(cè)定光合磷酸化量子需要量時(shí)觀察到“光強(qiáng)效應(yīng)”,即當(dāng)照光的強(qiáng)度低于一定程度時(shí),光合磷酸化的效率顯著降低,在光強(qiáng)增加到一定程度以上,此種情況逐漸消失,1962年對(duì)此原因做了進(jìn)一步探討。實(shí)驗(yàn)證明,經(jīng)預(yù)先照光的葉綠體在暗中具有能使腺二磷和磷酸鹽合成腺三磷的能力,從而在世界上首先發(fā)現(xiàn)了光合磷酸化過程中存在著高能中間態(tài)。高能態(tài)的發(fā)現(xiàn)使光合磷酸化機(jī)理研究大大邁進(jìn)了一步。沈允鋼等人的工作受到了國(guó)際科學(xué)界的高度評(píng)價(jià),1977年,聯(lián)邦德國(guó)出版的《植物生理百科全書》引述中國(guó)首先發(fā)現(xiàn)高能態(tài),1972年日本《蛋白質(zhì),核酸,酵素》雜志刊載論述沈允鋼高能態(tài)的論文,并說這篇論文是60年代光合磷酸化研究的兩篇重要論文之一。繼高能態(tài)發(fā)現(xiàn)后,他又著力探討它與磷酸化的關(guān)系。

近年來,沈允鋼等發(fā)現(xiàn)了一系列能夠改善光合磷酸化與電子傳遞的耦聯(lián)效率的物質(zhì),如金霉素、多粘菌素、多元酸等,并證明它們是通過影響耦聯(lián)因子(膜上催化磷酸化反應(yīng)的蛋白復(fù)合體)而產(chǎn)生上述效應(yīng)的。他們的實(shí)驗(yàn)表明,光合磷酸化與電子傳遞的耦聯(lián)程度常常不完全,其中一部分原因?yàn)轳盥?lián)因子在催化磷酸化反應(yīng)時(shí),有一部分高能態(tài)無(wú)謂損耗,而這種損耗的比例是可以調(diào)節(jié)的。這個(gè)發(fā)現(xiàn)對(duì)研究提高光合作用效率具有積極意義。

葉綠體延遲發(fā)光是光合作用機(jī)理研究中的重要問題。1982年,沈允鋼和他的學(xué)生做進(jìn)一步研究,證明毫秒級(jí)延遲發(fā)光的快相除與膜電位有關(guān)外,還受質(zhì)子濃度差的影響,而且這一質(zhì)子濃度差主要是水氧化時(shí)釋放的質(zhì)子引起的。此工作在1983年8月比利時(shí)召開的第六屆國(guó)際光合作用會(huì)議上做了介紹。光合磷酸化高能態(tài)的發(fā)現(xiàn)及有關(guān)研究獲1979年中國(guó)科學(xué)院科技成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),1982年獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。1987年以后,他帶領(lǐng)他的學(xué)生們從多種角度對(duì)光合機(jī)理進(jìn)行研究。

近年來,他著重探討光合機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)節(jié),把光合作用的機(jī)理和生理研究進(jìn)一步聯(lián)系起來,力求既能在理論上深入,又能開拓通向農(nóng)業(yè)等實(shí)際應(yīng)用的途徑。

沈允鋼在多年的科研生涯中,形成了自己的治學(xué)觀點(diǎn)和方法。勤于工作,勤于學(xué)習(xí),是他科研上取得成就的成功之點(diǎn)。對(duì)專業(yè)知識(shí)和其他知識(shí),他同樣渴求覓取。他認(rèn)為,一個(gè)科學(xué)工作者必須處理好專與博這對(duì)矛盾,博是為了專,專深必須求博,博是擴(kuò)大成就的基礎(chǔ),因此博是科技工作者必須具備的業(yè)務(wù)素質(zhì)。正是在這個(gè)思想的支配下,他在精通專業(yè)的基礎(chǔ)上,開拓“求博”的道路。

沈允鋼歷任中國(guó)科學(xué)院植物生理研究所光合作用室主任、植物生理研究所所長(zhǎng),中國(guó)植物生理學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、理事長(zhǎng)、名譽(yù)理事長(zhǎng)等職。他還曾任《中國(guó)科學(xué)》、《科學(xué)》等重要學(xué)術(shù)期刊的編委。

主要論著

1沈允鋼、沈鞏楙、殷宏章,成熟期及發(fā)芽期籽粒中麥芽糖的轉(zhuǎn)化,生化學(xué)報(bào),1958,1(4) :261~270。

2沈允鋼、殷宏章、沈鞏楙,水稻開花前后光合作用產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變與分配,科學(xué)通報(bào),1959, 12:398。

3沈允鋼,沈鞏楙,植物葉片光合產(chǎn)物輸出動(dòng)態(tài)的研究,實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào),1962,8(1):45~ 53。

4YKShen,GMShen,The “LightIntensity Effect” and Intermediate Steps of Photophosphorylation,Scientia Sinica,1962,8:1087~1106.

5沈允鋼、李有則、沈鞏楙等,關(guān)于光下積聚高能中間產(chǎn)物性質(zhì)的探討,生物化學(xué)與生物物 理學(xué)報(bào),1963,3(3):278~292。

6YKShen,YCHung,The Development of Photophosphorylation Activity in Eliolated Wheat Seedings during Greening,Scientia Sinica,1964,13(10):1164 ~1174.

7沈允鋼、王天鐸,光合作用——從機(jī)理到農(nóng)業(yè),上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1978。

8YKShen,CHXu,JMWei,et al,The Dynamics of Millisecond Delayed Light Emisson and Its Relation with Photophosphorylation,Advances in Photosynthesis Research (ed.by Sybesma),Junk Publishers,1984:383~386.

9YKShen,The Physiological Approach to the Mechanism of Photophosphorylation,PhysiolVeg,1985,23:725~729.

10YKShen,Coupling Efficiency and Its Regulation,Beijing Symposium on Bioenergetics and Biomembrames,(edby Heischer),King and Papa,Vanderbilt University Printing services,1987:341~357.

11YKShen,HPDai,JMWei,YQQian,The Relationship between the Function of the Couping Factor and Its Combination with the Thylakoid, Progress in Photosynthesis Research (edby Biggins),Martinus Nijhoff Pubishers,1987:103~107.

12YKShen,Coupling Problems of Photophosphorylation,Current Biochemical Research in China (edby CLZhou),Academic Press Inc,1989:137~147.

13YKShen,Regulation of Photosynthetic Apparatus under Various Environments,Proceedings of International Symposium(Edby Polish Biophysical Society),1989:80~84.

14YKShen,Some Factors Limiting Photosynthesis in Nature,Carrent Research in Photosynthesis (edby MBaltscheffsky),Kluwer Academic Publishers,1990:843~850.

15YKShen,JYYe,Relationship between Dynamics of Thylakoid Membrane and Energy Transduction,Acta Phytophysiologica Sinica,1991,17(1):112~115.

16沈允鋼、葉濟(jì)宇,類囊體膜動(dòng)態(tài)變化與能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系,植物生理學(xué)報(bào),1991,17(1): 109~112。

17黃卓輝、錢月琴、沈允鋼,6卞氨基嘌呤對(duì)葉綠體耦聯(lián)因子功能的影響,植物生理學(xué)報(bào) ,1991,17(1):15~19。

18YKShen,ZHHuang,DYLi,YZhang,Photophosphorylation in Photosynthesis,Research in Photosynthesis(Morata Med)Ⅱ,781~789.

19張樹源、沈允鋼等,青海高原主要C3植物的光合作用,植物學(xué)報(bào),1992,34(3):176~ 184。

20許大全、沈允鋼等,C4植物玉米葉片光合效率的日變化,植物生理學(xué)報(bào),1993,19(1): 43~48。

21YKShen,Dynamic Approaches to the Mechanism of Photosynthesis, Photosynthesis Research,1994,39:1~13.

22李德耀、沈允鋼,質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)各組成部分與光合作用的關(guān)系,科學(xué)通報(bào),1994,39(18) :1712~1715。

23郭連旺、沈允鋼等,田間棉花葉片光合作用效率中午降低的原因,植物生理學(xué)報(bào),1994, 20(4):360~366。

24王祝華、沈允鋼等,蘆葦(Phragmites Communis Trin)生物生產(chǎn)力及其對(duì)大氣CO2加 濃的響應(yīng),生態(tài)學(xué)報(bào),1994,14(4):398~401。

25王建、沈允鋼等,光系統(tǒng)Ⅱ電子受體pBQ及DMBQ的耗氧的動(dòng)態(tài)變化,生物化學(xué)與生物物 理學(xué)報(bào),1995,27(5):499~508。

26葉濟(jì)宇、魏家綿、沈允鋼等,低滲膨脹對(duì)菠菜完整葉綠體光合作用的影響,植物生理學(xué)報(bào) ,1995,21(1):73~79。

27王振國(guó)、魏家綿、沈允鋼等,葉綠體atpB及atpE基因在大腸桿菌中的表達(dá),植物生理學(xué)報(bào) ,1995,21(3)265~272。

28王振國(guó)、沈允鋼等,玉米葉綠體atpB基因表達(dá)產(chǎn)物的特性及其抗體對(duì)CF1功能的影響,植 物生理學(xué)報(bào),1995,21(3):229~234。

29郭連旺、許大全、沈允鋼,棉花葉片光合作用的光抑制和光呼吸的關(guān)系,科學(xué)通報(bào),1995 ,40(20):1884~1888。

30賀東祥、沈允鋼等,幾種常綠植物光合特性的季節(jié)變化,植物生理學(xué)報(bào),1995,21(1): 1~7。

31張榮銑、張玉忠、沈允鋼,不同小麥種光合作用對(duì)光、溫、CO2及水分脅迫的反應(yīng),作物 學(xué)報(bào),1995,21(2):161~164。

32史瑾、魏家綿、沈允鋼,玉米葉綠體耦聯(lián)因子ε亞基基因在Ecoli中的表達(dá),生物化學(xué) 與生物物理學(xué)報(bào),1996,28(1):1~7。

33史瑾、魏家綿、沈允鋼,葉綠體atpE亞基因表達(dá)產(chǎn)物的生化特性,植物生理學(xué)報(bào),1996, 22(3):225~230。

34任匯淼、魏家綿、沈允鋼,不同溫度下葉綠體毫秒延遲發(fā)光和質(zhì)子區(qū)域化的關(guān)系,植物生 理學(xué)報(bào),1996,22(3):296~302。

35張華敏、劉愚、王美琪、沈允鋼,葉綠體中的細(xì)胞分裂素結(jié)合蛋白的特性,植物生理學(xué)報(bào) ,1996,22(1):27~32。

36郭連旺、許大全、沈允鋼,田間小麥葉片光合作用的光抑制不伴隨DI蛋白的凈降解,植物 學(xué)報(bào),1996,38(3):196~202。

37譚新星、許大全、沈允鋼,小麥葉片的狀態(tài)轉(zhuǎn)換涉及PSII向PSI激發(fā)能滿溢的變化,植物 生理學(xué)報(bào),1997,23(1):9~14。

38譚新星、許大全、沈允鋼,小麥葉片的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和光合作用的光抑制的關(guān)系,科學(xué)通報(bào), 1997,42(20):2208~2211。

39葉濟(jì)宇、米華玲、王穎君、沈允鋼,菠菜類囊體中的作用光關(guān)閉后熒光短時(shí)上升,科學(xué)通 報(bào),1997,42(17):1867~1870。

40葉濟(jì)宇、王穎君、李德耀、沈允鋼,高濃度CO2誘導(dǎo)的小麥葉片毫秒延遲發(fā)光的振蕩,植 物生理學(xué)報(bào),1997,23(2):187~191。

41葉濟(jì)宇、米華玲、王穎君、李德耀、沈允鋼,質(zhì)醌參與膿青素催化的PSI循環(huán)電子傳遞, 生物化學(xué)與物理學(xué)報(bào),1997,29(6):579~584。

42李榮、徐春和、沈允鋼等,TCA法去除放氧外周蛋白對(duì)PSII放氧側(cè)的影響,科學(xué)學(xué)報(bào), 1997,42(1):89~92。

43武海、許大全、沈允鋼等,珊瑚樹葉綠素?zé)晒夥枪饣瘜W(xué)猝滅的日變化和季節(jié)變化,植物生 理學(xué)報(bào),1997,23(2):145~150。

44侯彩霞、於新建、李榮、徐春和、湯章城、沈允鋼,甜菜堿穩(wěn)定PSⅡ放氧中心外周多肽機(jī) 理,中國(guó)科學(xué),1998,28(4):354~361。

45史瑾、魏家綿、沈允鋼,玉米葉綠體ATP合酶ε亞基的定點(diǎn)突變,生物化學(xué)與生物物理學(xué) 報(bào),1998,30(5):483~487。

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