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武維華院士的五個“一”


武維華小檔案:1956年9月出生于山西臨汾。先后就讀于山西大學、中科院上海植物生理研究所、美國新澤西州立大學,1991年入哈佛大學從事博士后研究。2007年當選中國科學院院士。2010年加入九三學社?,F(xiàn)任中國農(nóng)業(yè)大學教授,植物生理生化國家重點實驗室主任,長江學者特聘教授,國家自然科學基金委生命科學部主任,第十一屆全國政協(xié)常委等職。長期從事植物鉀、磷營養(yǎng)高效的分子遺傳和細胞生理生化機制研究,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、植物抗逆(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取得了一系列創(chuàng)新成果。相關(guān)研究成果發(fā)表在Cell、Plant Physiology、Plant Cell、Plant & Cell Physiology等國際學術(shù)刊物上。

一次“裸考”:未經(jīng)復(fù)習的高考

1961年,武維華6歲。那一年,成份不好的武家響應(yīng)政府支援農(nóng)業(yè)的號召,從山西臨汾返回原籍孝義縣兌鎮(zhèn)鎮(zhèn)務(wù)農(nóng)。

這是一個千年古鎮(zhèn)。武維華先后在這里讀完小學和初中,1972年考入學風優(yōu)良的兌鎮(zhèn)高中。“文革”期間,一群不幸的人與幸運的人在這所重點中學相遇。前者是來此下放改造的知識分子,他們原本是太原和北京一些中學甚至大學的老師;后者是武維華這樣的學生,他們有幸在那個年代享受了優(yōu)質(zhì)的教師資源。

1972至1974年,武維華正讀高中。時值所謂“修正主義教育路線回潮”,高中教學內(nèi)容又接近恢復(fù)到“文革”前的狀況。武維華各門功課成績優(yōu)秀,并在課外跟隨老師學習音樂和繪畫知識。高中畢業(yè),武維華回村務(wù)農(nóng),其間教過小學、中學,當過宣傳員,做過編導。他多才多藝,聰明好學,但沒可能被推薦上大學,因為他的祖父曾被劃為地主。

但大變革的時代已經(jīng)來臨。1977年,全國恢復(fù)高考。

武維華得知消息時,已臨近考試。沒有課本,因為資源匱乏;沒有時間,因為組織不批假。“裸考”——用這個當下時髦的詞語來描述武維華未經(jīng)復(fù)習的高考也許并無不適。

高考成績優(yōu)異,但家庭出身卻讓同樣成份不好的招生老師為了難。招還是不招?招生老師內(nèi)心曾經(jīng)掙扎過。因為,這位老師在武維華上大學后,還在多方打聽他各方面的表現(xiàn)。

如果對武維華大學之后的求學科研經(jīng)歷了解更多,這位好心謹慎的招生老師就不僅是放心了,而是欣慰,甚至自得,因為是他將這個未來科學之星領(lǐng)進了大學之門。

大學四年,武維華努力學習,并參與科研項目。1982年本科畢業(yè),考入中科院上海植物生理研究所,師從著名植物生理學家婁成后院士。1991年獲美國新澤西州立大學博士后到哈佛大學生物學實驗室從事博士后研究。

一篇文章:十年鑄就,發(fā)表于國際頂尖學術(shù)刊物

“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。”

2006年6月30日出版的《CELL》雜志發(fā)表了武維華團隊這一重要研究成果,同時還發(fā)表了國際同行對此項工作的高度評價。

取得這一重要研究成果的背后是十多年科學研究的堅守與創(chuàng)新。

1994年9月,武維華舉家回國。是繼續(xù)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?前者輕車熟路,容易在較短時間內(nèi)出成果;而后者是一條更為艱辛的道路。但他選擇了后者。

植物生長需要鉀、磷元素,但我國鉀、磷資源匱乏。武維華認為改良植物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。

從1996年開始,他帶領(lǐng)數(shù)名研究生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)十萬株幼苗培養(yǎng)、觀測的實驗工作異常艱辛。

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。

前后共有五屆研究生參加該課題研究。10年艱辛之后,武維華團隊最終發(fā)現(xiàn)了調(diào)控植物鉀營養(yǎng)性狀的重要機制,隨后又在植物磷高效研究方面獲得重要研究結(jié)果。

也許這時已經(jīng)有人樂觀地認為,作物從此可以擺脫缺鉀困境。但武維華談到這份科研成果的應(yīng)用前景時卻非常謹慎:“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(yīng)用價值。”

2007年5月,中國農(nóng)大“博士講壇”上,他的學生陳利清等四名博士,講述了這篇文章背后的故事:“在這漫長的科研路上,不同年級、不同研究背景的人各有分工、各有側(cè)重,要使研究始終朝一個方向進行,不同年級同學之間的通力協(xié)作、工作交接尤為重要。我們采取階梯式的交接法,保證實驗一直按最初的設(shè)計思路往下走,才取得了最后的成功。做科研也是互相促進的過程,團結(jié)的關(guān)鍵是我們注重協(xié)作,而不去計較一些細節(jié)上的事情。”

一本教材:打通理、農(nóng)、醫(yī)、師條塊分割

在中國,報考植物學相關(guān)專業(yè)研究生的考生大都要研讀一本書——《植物生理學》,這是中科院以及諸多知名高??佳兄付ㄓ脮?。

2008年,這本由武維華主編的書修訂再版,并再次暢銷。

介入教材編寫要從10年前的一次座談會上說起。那時,同其它教材一樣,植物生理學教材也一直沿襲理、農(nóng)、醫(yī)、師等劃分方法,分別使用各主管部門組織編寫的教材。座談會上,武維華批評這種現(xiàn)狀,認為這種條塊分割的做法在一定程度上有悖于植物生理學作為生物學專業(yè)基礎(chǔ)課程的性質(zhì)。

科學出版社慧眼識英才,力邀武維華牽頭編寫新版《植物生理學》教材。

2000年起,武維華投入大量精力,歷時3年組織編成新版《植物生理學》教材。此書依據(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,參考國際上當時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)容上反映國際上植物生理學領(lǐng)域的最新研究成果,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”。

婁成后院士欣然作序:“本書所選用的素材豐富……特別是在以往國內(nèi)常用教材的基礎(chǔ)上又增加了一些新的必要內(nèi)容,適合于新時期的植物生理學教學實踐。”

前北大校長許智宏院士贊許此書:“對逐步改變我國高等學校植物生理學教材一直按照理、工、農(nóng)、醫(yī)、師分類使用不同內(nèi)容版本的做法是一有益的嘗試。”

2006年,武維華又組織中青年骨干對教材進行改編,在所有章節(jié)中都不同程度地適量增加了一些植物分子生物學的最新研究進展。

初入學術(shù)殿堂之門的學子會因一本好教材受益終身,也會因一本糟糕的教材從此失去學習的興趣。在教材漫天飛舞的時下,編著一本好教材非常費勁。這一點,武維華也只是在著手編寫時才體會到:“編著一本教材可是真費勁??!”

費勁也要做好。武維華從來都是以認真的態(tài)度來做事。還是那次“博士講壇”上,他的學生說:“武老師會關(guān)注工作中的每一個細節(jié),在我們寫工作匯報、談問題的時候,他從來不放過我們?nèi)魏蔚囊粋€小錯誤,比如基因名稱的大小寫、正斜體,雜志名稱的寫法,甚至一個標點符號等等。”

一封家信:“希望在有生之年還能看到你們回國服務(wù)”

1994年,武維華回國繼續(xù)任教中國農(nóng)大。還是7年前的那個講師職稱,沒有啟動經(jīng)費,沒有實驗室和儀器設(shè)備。老校長石元春院士詢問有什么困難,他回答“領(lǐng)導的困難肯定比我多,我自己努力想辦法解決”!他向其他老師借了3萬元科研經(jīng)費,與其他老師擠一間辦公室,開始了工作。

很長一段時間,許多人問他同樣一個問題:“你怎么就從美國回來了呢?”武維華的回答簡單而率真:“我媽想我,我想我媽唄。”這個自然流露卻又出乎意料的回答讓很多人疑惑不解。誰又能體會到,當年父親家信中的一句話——“希望在有生之年還能看到你們回國服務(wù)”——曾讓他涕淚橫流。

“隋朝末年,當?shù)匦⒆余嵟d‘割股奉母’,‘孝行聞于朝’。唐貞觀元年,唐太宗親賜“孝義”之邑名。……”武維華講起故鄉(xiāng)“孝義”之名的來歷時,有著發(fā)自內(nèi)心的自豪感,甚至是弘揚孝義的使命感。他有資格這么做,因為他的親身經(jīng)歷注解著故鄉(xiāng)之名。

愛父母才會愛祖國?;蛟S在他的價值觀里,孝是一切美好品德的起點。

今年9月的新學期,這位全國優(yōu)秀教師將為學生開一門新課,是關(guān)于學風與科學道德的。

一樁農(nóng)事:“我們這行一輩子也許才能磨一劍”

在這個信息爆炸的時代,從網(wǎng)上找點關(guān)于武維華的信息卻并不容易。武維華坦言,自己極少接受媒體采訪。

他的理由很簡單:“我們這個行當與別的不同,最需要的是靜靜地做事。……人家是十年磨一劍,我們這行一輩子也許才能磨一劍。”

與武維華聊天,你會發(fā)現(xiàn)他說的更多的是大農(nóng)業(yè)。“在這個行當里,大家談得都是這個。”這個行當指的是農(nóng)口。

“這個專業(yè)總歸與農(nóng)作物有些關(guān)系吧!”武維華這樣回憶當年高考志愿的選擇。

也許,在農(nóng)村長大的孩子對涉農(nóng)專業(yè)有著天然的親近。

這一樁農(nóng)事看來早就注定。

吃飯事大,讓人揪心,卻不能頭腦發(fā)熱,科學精神必不可少。

科學精神絕不囿于小小實驗室,它是一種認知世界的方式。

對當前熱鬧的“降氮”問題,武維華持論謹慎:對于中國來講,涉及糧食增產(chǎn)的問題必須謹慎對待。如果減少氮肥,別的東西要跟上來。

他認為糧食要增產(chǎn),但也要強調(diào)穩(wěn)產(chǎn)。因為增產(chǎn)會伴隨投入增加,污染增加。

在現(xiàn)代化迅猛推進的當下,中國要守住18億畝耕地“紅線”面臨巨大壓力。如何保障糧食安全同時又保護環(huán)境?武維華向鹽堿地“打起了主意”。他率領(lǐng)的團隊在植物抗逆(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正在積極開展研究工作,希望能為耐鹽堿作物品種培育做點貢獻。

談及我國大面積鹽堿荒地的應(yīng)用前景時,武維華小心地舉例:“比如一畝普通田可產(chǎn)糧食1000斤,那鹽堿地哪怕只產(chǎn)幾百斤也是有貢獻的,而且還會產(chǎn)生一定的生態(tài)效益。”

但是,身為科學家的武維華卻不僅僅將糧食安全寄托在技術(shù)進步上,而將視野放得更開。2010年,作為全國政協(xié)常委,他在政協(xié)會議上提出“杜絕食物浪費是保證國家糧食安全的重要措施,轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式很大程度上有賴于改變不合理的生活方式”。(張于牧)