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“少年智则国智,少年富则国富,少年强则国强。”清朝末年,梁启超将中国之兴盛与进步寄望于年轻人,认为年轻人的才智、见识与能力是国家崛起之基础。
100多年来,江山辈有人才出,中国青年已成为引领中国走向繁荣富强的主力军。2011年12月15日,第十二届中国青年科技奖颁奖大会在北京人民大会堂举行。璀璨的灯光下,聚集了来自全国各地、各行业的杰出青年科技工作者,他们是科技界的新星,是国家未来科技战略的中坚力量。湖南省农业科学院植物保护研究所副所长、研究员张德咏是其中一员。在希望的田野上,他已辛勤耕耘了十多年,收获了金黄的稻穗,收获了翠绿的蔬菜,收获了从小根植于心中的仓廪丰实的美好愿望。
结缘植保,矢志创新
张德咏是农民的儿子,绿色的田野是他从小流连的风景;而害虫肆虐之后庄稼地的满眼枯黄也是从小留在他心头的痛。1998年,张德咏从南京农业大学植物病理学专业硕士毕业后,来到湖南省农业科学院,从此便与植物保护结下了不解之缘。
和人类一样,植物也会患“癌症”。植物从胚胎发育、生长、开花、结果,其整个生命过程都是受细胞内的基因控制的,各个组织细胞在不同的基因控制下进行有条不紊的新陈代谢。但是当植物受伤或受到病虫侵袭后,这种正常的、有条不紊的新陈代谢就会被打乱,原来应该按遗传信息指令产生的正常激素被破坏,转而产生一种“癌细胞”的生长激素,致使植物的细胞组织形成恶性肿瘤。
十多年来,张德咏率领他的科研团队一直从事水稻、蔬菜等作物的病毒病害、线虫病害和作物病害生物防治的应用基础研究,在光合细菌源作物病害生防制剂的研制、植物病害的RNAi防治、农药污染农田的原位修复、作物病毒病害快速检测技术、病毒的致病与辣椒抗病机制以及蔬菜清洁化生产技术等领域进行了原创性研究,取得了一系列令人瞩目的突破:
他们率先将基因芯片和侧流技术应用于植物病毒的快速、高通量检测,设计了国际上第一个用于检测植物病毒的寡核苷酸基因芯片,并利用该方法对病毒株系进化进行了深入研究,发表于SCI源刊物的研究成果已经被引用数十次,引起广泛关注。
他们将RNA沉默(RNAi)的基本理论应用于作物病毒病害防治,设计了一种能高效表达dsRNA的载体。以烟草和番茄为模式作物,研究了病毒株系分化对RNAi防控效果的影响,研究了病毒不同基因、不同长度区域为靶标时对病毒病害的防治效果,建立了靶标基因的原核高效表达体系,研究结果已获国家发明专利,并提出利用RNAi沉默病毒与介体的互作基因从而特异性阻断病毒传播的学术思路,可望为病毒病害防控建立一种新方法。
他们首次从光合细菌发酵液中鉴定了一种高效的杀线虫活性成分——5-氨基乙酰丙酸,研发成功了一种高效生物杀线剂,对其杀线虫机理进行了系统研究,明确了ALA对线虫的主要作用机制是:ALA诱导线虫体内产生了大量活性氧,活性氧引起胞内脂质过氧化,导致细胞结构损伤而引起线虫死亡。研究结果已获国家发明专利;筛选出了一株对线虫具有高活性的Bt菌株,目前正在进行生防制剂的产业化研究。
……
“创新,应该是创造世界上独一无二的东西,尽量少做模仿性工作。当然,创新是一个过程,不能一蹴而就,要一点一滴地积累,最后实现质的飞跃。”这是张德咏对创新的理解,在植物保护的这条创新之路上,张德咏用一步一个脚印交了一张合格的答卷。
攻坚克难,收获硕果
就如当初植物保护研究所门口那条坑坑洼洼的泥路一般,张德咏的科研旅程也起步维艰。“现在的年轻人可能都想象不到,那时我们连最简单的分光光度计都没有。”他如此描述2000年初到湖南省农科院植物保护研究所的情形。农科院植物保护研究所是以农业有害生物和农药为主要研究对象,为农业生产、粮食安全、食品安全以及环境安全提供科技支撑的科研机构,虽然它曾有过辉煌的历史,出现过很多老一辈杰出的科学家,但在当时正处于青黄不接之际,设备缺乏、经费短缺、人心涣散,全所科研经费经常入不敷出,更别提添置实验设备了。但是实验还得做,为了扫描细菌的波长和光谱,张德咏和同事们往往要凌晨5点起床,先用所里仅有的小离心机浓缩细菌,然后再带着细菌液穿越整个长沙城到城西的湖南师范大学去借用光度计和显微镜,才能把实验坚持下去。
生物防治是利用有益生物来抑制或杀灭有害生物的一种防治方法,在发展环境友好型经济上,生物防治具有巨大的应用潜力。但是在开展之初,没有培养基,没有菌株,怎么办?张德咏便和科研人员挽起裤腿,用双手到污水沟和烂泥塘里去挖污泥。“越臭的地方越好。”说这句话的时候,张德咏脸上是带着玩笑的表情,“确实是真的。”紧接着他又略带严肃地强调道。污泥一把把挖上来,直到实验室里摆满了装满污泥的瓶瓶罐罐。经历了多少个不眠之夜,当瓶子里长出了红色的菌株时,实验室沸腾了,兴奋写在了每一个人的脸上。
“田间、山区我们经常一呆就是十天半个月。”张德咏说。为了研究作物线虫病害的生物防治,他们来到田间地头,对湖南省蔬菜根结线虫病和苎麻根腐线虫病的发生、危害状况及侵染规律进行了系统调查,筛选了2000多株光合细菌,终于研制出了可用于生产的菌剂,田间防治效果在71.5%以上;为了研制光合细菌源生防制剂,张德咏率领团队跑遍了我国20多个省市,从高山、湖泊、河流、土壤、污染水体和植物等多种环境中分离了3120株光合细菌,对其中的100多株进行了生物学鉴定,建立了菌种库,筛选出了30株能防治作物病害且促进生长的菌株,筛选出了50多株能降解有机磷、菊酯类和磺酰脲类农药残留的菌株,并对上述菌株的促生防病机理和农药降解机理进行了研究,攻克了菌种大规模工业化生产的难关,研发出环保型农用微生物制品——艾格里微生物肥,填补了光合细菌应用于农业生产上的一个空白。
2005年,张德咏在德国汉堡大学取得分子生物学的博士学位后第一时间回到了植保所,承担起了更重大的责任。在所里领导的带领下,张德咏和一群锐意进取的年轻人一起,狠抓项目建设和青年人才培养,强化对外交流与合作,把植保所当成了自己的家,倾注了全部的心血。“十五”和“十一五”期间,植保所取得了飞跃的发展,承担了多项国家自然科学基金、863和公益性行业(农业)科研专项等项目,在无公害蔬菜、稻米清洁化生产技术、农用微生物制品、新农药应用技术、农药残留降解技术与应用、稻种资源与抗病性、农作物免耕栽培、新农药与剂型、农田草害控制技术、农业外来入侵生物综合防控技术等方面取得了累累硕果。 服务三农,沃泽田野
积极服务“三农”,加快社会主义新农村建设,推进科技成果向现实生产力转化,这是湖南省植物保护研究所工作的中心,也是张德咏矢志创新、勇出成果的最大动力。“科研成果只有与现实生产结合起来,为农民和农业生产创造实实在在的效益才是有价值的。”他说。在这个过程中,张德咏紧紧握住产学研结合这把开启未来发展之门的钥匙,把绿色的希望带到了田间,和农民一起分享丰收的喜悦。
长期以来,为了防治病虫害,农民通常施用大量化学农药。这虽然能起到暂时作用,但会带来一系列的环境问题,例如农药污染使农产品质量下降;农药大量进入环境,破坏生态平衡;农药在杀死害虫的同时,连同害虫的天敌一并消灭,于是造成病虫害的再次猖獗……为了维护生态平衡,保护农业环境,更有效地防治病虫害,张德咏提倡生物防治法,即采用以虫治虫、以菌治虫、以菌治病等方法,并制成生物农药。
在生物防治领域,光合细菌发挥了重要作用。这是一类具有光合色素并能进行光合作用的微生物,它的代谢物质不仅可以被植物直接吸收,还可以成为其他微生物繁殖的养份,增加土壤中的有益菌;并且帮助植物进行光合作用,吸收大气和土壤中氮、磷、钾等元素,因而减少农药、化肥的使用和残留,提高农副产品品质,增加经济效益。
目前,湖南省植保所以光合细菌为基础研制成功的“艾格里”系列生物菌肥已经畅销全国20多个省市,推广面积达2570余万亩,为研究所获得直接经济效益400余万元。“艾格里”系列产品已达到国际先进水平,在加快农业产业结构调整,实现资源高效利用、农业增效和农民增收过程中发挥了重要作用,先后被国家科技部和省科技厅授予“国家重点新产品”和“湖南省高新技术产品”的荣誉称号,并于2009年获第四届中国技术市场协会金桥奖。
接下来,张德咏团队以促生防病、降解农药的“艾格里”系列生物菌肥等产品为物化产品,对我国南方菜地污染成因进行了系统调研,针对南方蔬菜生产中影响农产品质量的关键环节进行研究,集成组装了“重大”病虫害清洁化控制技术、菜田土壤污染与氮磷“减量增效”调控技术,形成了南方蔬菜生产过程“清洁化”关键技术。该技术在湖南、湖北、广东等我国南方菜区累计推广应用面积达3886万亩、创经济效益97.3亿元,项目获2008年湖南省科技进步一等奖,2009年国家科技进步二等奖。
正如他所期待的,科研成果为农民和农业生产创造了实实在在的效益。而刚刚捧回大奖的张德咏却说:“我只是做了自己分内的一点工作,有了一点小成就,跟大专家比起来差距还很大。看到这个奖,我就不会忘记还有很多的工作要做。”
把成果看作是一个经历,把荣誉看作是一种鼓舞,对于一位在科研殿堂里执着求索的青年科学家来说,也许这是最宝贵的品质。因为拥有一颗淡泊而执着的心,才能以荣誉为起点,在科研道路上走得更坚定,更久远。
100多年来,江山辈有人才出,中国青年已成为引领中国走向繁荣富强的主力军。2011年12月15日,第十二届中国青年科技奖颁奖大会在北京人民大会堂举行。璀璨的灯光下,聚集了来自全国各地、各行业的杰出青年科技工作者,他们是科技界的新星,是国家未来科技战略的中坚力量。湖南省农业科学院植物保护研究所副所长、研究员张德咏是其中一员。在希望的田野上,他已辛勤耕耘了十多年,收获了金黄的稻穗,收获了翠绿的蔬菜,收获了从小根植于心中的仓廪丰实的美好愿望。
结缘植保,矢志创新
张德咏是农民的儿子,绿色的田野是他从小流连的风景;而害虫肆虐之后庄稼地的满眼枯黄也是从小留在他心头的痛。1998年,张德咏从南京农业大学植物病理学专业硕士毕业后,来到湖南省农业科学院,从此便与植物保护结下了不解之缘。
和人类一样,植物也会患“癌症”。植物从胚胎发育、生长、开花、结果,其整个生命过程都是受细胞内的基因控制的,各个组织细胞在不同的基因控制下进行有条不紊的新陈代谢。但是当植物受伤或受到病虫侵袭后,这种正常的、有条不紊的新陈代谢就会被打乱,原来应该按遗传信息指令产生的正常激素被破坏,转而产生一种“癌细胞”的生长激素,致使植物的细胞组织形成恶性肿瘤。
十多年来,张德咏率领他的科研团队一直从事水稻、蔬菜等作物的病毒病害、线虫病害和作物病害生物防治的应用基础研究,在光合细菌源作物病害生防制剂的研制、植物病害的RNAi防治、农药污染农田的原位修复、作物病毒病害快速检测技术、病毒的致病与辣椒抗病机制以及蔬菜清洁化生产技术等领域进行了原创性研究,取得了一系列令人瞩目的突破:
他们率先将基因芯片和侧流技术应用于植物病毒的快速、高通量检测,设计了国际上第一个用于检测植物病毒的寡核苷酸基因芯片,并利用该方法对病毒株系进化进行了深入研究,发表于SCI源刊物的研究成果已经被引用数十次,引起广泛关注。
他们将RNA沉默(RNAi)的基本理论应用于作物病毒病害防治,设计了一种能高效表达dsRNA的载体。以烟草和番茄为模式作物,研究了病毒株系分化对RNAi防控效果的影响,研究了病毒不同基因、不同长度区域为靶标时对病毒病害的防治效果,建立了靶标基因的原核高效表达体系,研究结果已获国家发明专利,并提出利用RNAi沉默病毒与介体的互作基因从而特异性阻断病毒传播的学术思路,可望为病毒病害防控建立一种新方法。
他们首次从光合细菌发酵液中鉴定了一种高效的杀线虫活性成分——5-氨基乙酰丙酸,研发成功了一种高效生物杀线剂,对其杀线虫机理进行了系统研究,明确了ALA对线虫的主要作用机制是:ALA诱导线虫体内产生了大量活性氧,活性氧引起胞内脂质过氧化,导致细胞结构损伤而引起线虫死亡。研究结果已获国家发明专利;筛选出了一株对线虫具有高活性的Bt菌株,目前正在进行生防制剂的产业化研究。
……
“创新,应该是创造世界上独一无二的东西,尽量少做模仿性工作。当然,创新是一个过程,不能一蹴而就,要一点一滴地积累,最后实现质的飞跃。”这是张德咏对创新的理解,在植物保护的这条创新之路上,张德咏用一步一个脚印交了一张合格的答卷。
攻坚克难,收获硕果
就如当初植物保护研究所门口那条坑坑洼洼的泥路一般,张德咏的科研旅程也起步维艰。“现在的年轻人可能都想象不到,那时我们连最简单的分光光度计都没有。”他如此描述2000年初到湖南省农科院植物保护研究所的情形。农科院植物保护研究所是以农业有害生物和农药为主要研究对象,为农业生产、粮食安全、食品安全以及环境安全提供科技支撑的科研机构,虽然它曾有过辉煌的历史,出现过很多老一辈杰出的科学家,但在当时正处于青黄不接之际,设备缺乏、经费短缺、人心涣散,全所科研经费经常入不敷出,更别提添置实验设备了。但是实验还得做,为了扫描细菌的波长和光谱,张德咏和同事们往往要凌晨5点起床,先用所里仅有的小离心机浓缩细菌,然后再带着细菌液穿越整个长沙城到城西的湖南师范大学去借用光度计和显微镜,才能把实验坚持下去。
生物防治是利用有益生物来抑制或杀灭有害生物的一种防治方法,在发展环境友好型经济上,生物防治具有巨大的应用潜力。但是在开展之初,没有培养基,没有菌株,怎么办?张德咏便和科研人员挽起裤腿,用双手到污水沟和烂泥塘里去挖污泥。“越臭的地方越好。”说这句话的时候,张德咏脸上是带着玩笑的表情,“确实是真的。”紧接着他又略带严肃地强调道。污泥一把把挖上来,直到实验室里摆满了装满污泥的瓶瓶罐罐。经历了多少个不眠之夜,当瓶子里长出了红色的菌株时,实验室沸腾了,兴奋写在了每一个人的脸上。
“田间、山区我们经常一呆就是十天半个月。”张德咏说。为了研究作物线虫病害的生物防治,他们来到田间地头,对湖南省蔬菜根结线虫病和苎麻根腐线虫病的发生、危害状况及侵染规律进行了系统调查,筛选了2000多株光合细菌,终于研制出了可用于生产的菌剂,田间防治效果在71.5%以上;为了研制光合细菌源生防制剂,张德咏率领团队跑遍了我国20多个省市,从高山、湖泊、河流、土壤、污染水体和植物等多种环境中分离了3120株光合细菌,对其中的100多株进行了生物学鉴定,建立了菌种库,筛选出了30株能防治作物病害且促进生长的菌株,筛选出了50多株能降解有机磷、菊酯类和磺酰脲类农药残留的菌株,并对上述菌株的促生防病机理和农药降解机理进行了研究,攻克了菌种大规模工业化生产的难关,研发出环保型农用微生物制品——艾格里微生物肥,填补了光合细菌应用于农业生产上的一个空白。
2005年,张德咏在德国汉堡大学取得分子生物学的博士学位后第一时间回到了植保所,承担起了更重大的责任。在所里领导的带领下,张德咏和一群锐意进取的年轻人一起,狠抓项目建设和青年人才培养,强化对外交流与合作,把植保所当成了自己的家,倾注了全部的心血。“十五”和“十一五”期间,植保所取得了飞跃的发展,承担了多项国家自然科学基金、863和公益性行业(农业)科研专项等项目,在无公害蔬菜、稻米清洁化生产技术、农用微生物制品、新农药应用技术、农药残留降解技术与应用、稻种资源与抗病性、农作物免耕栽培、新农药与剂型、农田草害控制技术、农业外来入侵生物综合防控技术等方面取得了累累硕果。 服务三农,沃泽田野
积极服务“三农”,加快社会主义新农村建设,推进科技成果向现实生产力转化,这是湖南省植物保护研究所工作的中心,也是张德咏矢志创新、勇出成果的最大动力。“科研成果只有与现实生产结合起来,为农民和农业生产创造实实在在的效益才是有价值的。”他说。在这个过程中,张德咏紧紧握住产学研结合这把开启未来发展之门的钥匙,把绿色的希望带到了田间,和农民一起分享丰收的喜悦。
长期以来,为了防治病虫害,农民通常施用大量化学农药。这虽然能起到暂时作用,但会带来一系列的环境问题,例如农药污染使农产品质量下降;农药大量进入环境,破坏生态平衡;农药在杀死害虫的同时,连同害虫的天敌一并消灭,于是造成病虫害的再次猖獗……为了维护生态平衡,保护农业环境,更有效地防治病虫害,张德咏提倡生物防治法,即采用以虫治虫、以菌治虫、以菌治病等方法,并制成生物农药。
在生物防治领域,光合细菌发挥了重要作用。这是一类具有光合色素并能进行光合作用的微生物,它的代谢物质不仅可以被植物直接吸收,还可以成为其他微生物繁殖的养份,增加土壤中的有益菌;并且帮助植物进行光合作用,吸收大气和土壤中氮、磷、钾等元素,因而减少农药、化肥的使用和残留,提高农副产品品质,增加经济效益。
目前,湖南省植保所以光合细菌为基础研制成功的“艾格里”系列生物菌肥已经畅销全国20多个省市,推广面积达2570余万亩,为研究所获得直接经济效益400余万元。“艾格里”系列产品已达到国际先进水平,在加快农业产业结构调整,实现资源高效利用、农业增效和农民增收过程中发挥了重要作用,先后被国家科技部和省科技厅授予“国家重点新产品”和“湖南省高新技术产品”的荣誉称号,并于2009年获第四届中国技术市场协会金桥奖。
接下来,张德咏团队以促生防病、降解农药的“艾格里”系列生物菌肥等产品为物化产品,对我国南方菜地污染成因进行了系统调研,针对南方蔬菜生产中影响农产品质量的关键环节进行研究,集成组装了“重大”病虫害清洁化控制技术、菜田土壤污染与氮磷“减量增效”调控技术,形成了南方蔬菜生产过程“清洁化”关键技术。该技术在湖南、湖北、广东等我国南方菜区累计推广应用面积达3886万亩、创经济效益97.3亿元,项目获2008年湖南省科技进步一等奖,2009年国家科技进步二等奖。
正如他所期待的,科研成果为农民和农业生产创造了实实在在的效益。而刚刚捧回大奖的张德咏却说:“我只是做了自己分内的一点工作,有了一点小成就,跟大专家比起来差距还很大。看到这个奖,我就不会忘记还有很多的工作要做。”
把成果看作是一个经历,把荣誉看作是一种鼓舞,对于一位在科研殿堂里执着求索的青年科学家来说,也许这是最宝贵的品质。因为拥有一颗淡泊而执着的心,才能以荣誉为起点,在科研道路上走得更坚定,更久远。