2015年第6期农科讲坛即将开谈 周雪平开讲植物与病毒的分子“军备竞赛”
周雪平,1992年8月参加工作,博士研究生学历,教授。1999年7月起先后担任浙江大学农业与生物技术学院党委书记、副院长、常务副院长和院长等职务;现任中国农科院植物保护研究所所长,植物病虫害生物学国家重点实验室主任。
周雪平长期从事植物病毒病害研究,曾首次发现植物病毒种间基因组重组可以产生新病毒,《New Scientist》等作了专题报道。系统调查了我国双生病毒的发生分布,鉴定了41种双生病毒,其中31种为新种,占全球发现的双生病毒总数的13.5%。明确了双生病毒及卫星DNA在致病中的作用,阐明了双生病毒及卫星DNA的致病机理,发现双生病毒与传毒介体烟粉虱之间存在互惠关系,并阐明了互惠关系的分子机制。建立了水稻主要病毒病监测预警技术并明确了水稻条纹病毒相关基因功能。制备了30多种重要作物病毒的单克隆抗体,创制了病毒快速检测技术及检测试剂盒并已广泛引用于作物病毒病的早期诊断、监测预警与防控。在Molecular Cell、Genes and Development、Annual Review of Phytopathology、Plant Cells、PLoS Pathogens等杂志发表SCI论文192篇(IF>5.0论文21篇),论文被SCI论文引用3200多次。获国家自然科学二等奖一项(排名第一)、省部级科技进步一等奖5项(排名第一3项,排名第二2项)、二等奖4项,授权国家发明专利15项(排名第一13项)。
周雪平2001年获国家杰出青年基金及浙江省十大杰出青年称号,2004年获国家重点基础研究发展计划(973)先进个人并入选新世纪百千万人才工程国家级人选,2005年获全国优秀博士后并入选长江学者特聘教授,2012年被评为全国农业科研杰出人才。担任国际植物保护学会理事,国际植物病理学会理事,国际病毒分类委员会委员,农业部第九届科学技术委员会委员,Molecular Plant-Microbe Interactions、Journal of General Virology和 Virology编委,Virology Journal栏目编辑、Science China Life Sciences常务编委等学术职务。
病毒达人谱写分子军备竞赛三部曲
-----访植物保护研究所所长周雪平
丹桂飘香的九月初,我们一行四人来到植物保护研究研究所采访周雪平所长。进入上世纪80年代造的2层小楼,拐进狭窄的走廊,我们走进了这位与病毒奋战了30年的科研达人的世界,倾听他畅谈热忱的科研故事与执着的科研人生。
周雪平,教授,博士生导师,自1999年起先后担任浙江大学农业与生物技术学院党委书记、院长等职,现任农业科学植物保护研究所所长、植物病虫害生物学国家重点实验室主任。长期从事植物病毒害研究,首次发现植物病毒种间基因组重组可以产生新病毒;系统调查我国双生病毒的发生分布,鉴定了41种双生病毒,其中31种为新种,占全球已发现双生病毒总数的13.5℅;明确了双生病毒及卫星DNA在致病中的作用,阐明了双生病毒及卫星DNA的致病机理,发现双生病毒与传毒介体烟粉虱之间存在互惠关系,并进一步阐明了互惠关系的分子机制;建立了水稻主要病毒检测预警技术并明确了水稻条纹病毒相关基因功能;制备了30多种重要作物病毒的单克隆抗体,创制了病毒快速检测技术及检测试剂盒,广泛应用于作物病毒病的早期诊断、检测预警与防控。在Molecular Cell、Gene and Development、Plant Cell 等国际核心期刊累计发表SCI论文192篇,授权国家发明专利15项,获国家自然科学二等奖......
王国维在《人间词话》中曾曰“古之成大事业、大学问者,必经历三种境界---昨日西风凋碧树,独上高楼望断天涯路;衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴;众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”。不禁惊叹,这与周雪平的科研轨迹是如此契合,所谓古今之理皆通也。
昨日西风凋碧树,独上高楼望断天涯路
---未雨绸缪,率先走在中国双生病毒预警的前列
在步入周所长的办公室前,同伴提醒我,植保所科研平台世界一流,行政办公条件简陋,只因周所长的一句话“要把最大的空间留给做科研的人”。于是,带着对这位新任所长的好奇与敬畏,我们开始了访谈。
当被问起为何结缘病毒时,没有想象中大气磅礴的求学履历,“大学专业是植物病理。随机选择的,了解不深,身为农民的儿子,有一点学农为农的倾向。后来,在学习的过程中,对病理产生了浓厚的兴趣,便开始广泛地自学,那时候一年级已经自学了三年级的课程。”只寥寥数语,看似平淡无奇,但周所长炯炯有神的目光就已彰显出这位病毒界达人的个人魅力---坚定、热忱。
周雪平团队曾对多种植物的双生病毒开展了抗原及基因组结构、变异、进化研究,并鉴定和命名了多种病毒,证实了我国多数双生病毒伴随有卫星DNA等等优秀的成果,那么,为何他会对双生病毒情有独钟?
周雪平介绍,双生病毒是一类对多种作物造成毁灭性危害的植物DNA病毒,其分布广、种类多、危害重、传播快,病害控制困难,已对全球50 多个国家和地区的番茄、棉花、木薯、豆类等多种作物造成巨大危害。
访谈中,周雪平善于决断的气魄和深谋远虑的见识令我们折服。1996年,在国外读博士后的周雪平开始接触双生病毒,“当时我国还未受到这一病毒的明显侵袭,因此并未引起研究者重视。”在国外学术交流的过程中,周雪平发现印度、巴基斯坦、泰国等国家均被双生病毒侵害较为严重,而病毒灾害可防不可治,一旦爆发就难以控制。职业的敏感性使周雪平意识到这些受害国家均与中国临近,根据病毒的传播规律,双生病毒在未来数年内必将对我国的农业生产威胁极大。由此,周雪平坚定了对抗双生病毒奋斗到底的决心,这一决心从开始的那一刻从未停止,并以脚踏实地的行动坚持了20年。
2005年,双生病毒在我国开始大面积爆发,在此之前,周雪平已经带领团队做了前期准备,因此在这一病毒活跃之时,周雪平已能够迅速检测并且甄别病原种类。目前,我国22个省均有双生病毒发生,并且集中在15个省较为严重,仅番茄这一作物因双生病毒危害造成的损失可达50亿。
“既然无法阻止病毒到来,那就想尽一切办法延缓它的发展。”从1996到2005年,这10年间,周雪平一直致力于抗性品种筛选、基因沉默等抗病毒技术的探索研究,与双生病毒开展马拉松式的“军备竞赛”。“准备工作周全了,才能在病毒真正到来时游刃有余。”谈起与双生病毒的对抗,周雪平自信满满,“双生病毒有两大特点:一是病毒只能借由烟粉虱传播;二是病毒遗传本质是DNA。我们从这两方面入手多动脑筋就能钻研出很多办法与病毒对抗。”从物理方面,可通过设置苗期阻带使易感种群的种苗尽可能躲避烟粉虱侵袭;从基因层面,对作物进行遗传改造,使其能抗病毒侵染。
在我国,周雪平是将基因沉默技术应用于病毒研究较早的科学家之一,“病毒怎么危害植物?其哪个基因是致病的?有需求就会有相应的技术应对”周雪平对基因沉默这一防控病毒成效显着的技术体系做了通俗易懂的介绍,“当病毒侵染人体时,人体自身会因发达的免疫系统产生抗体反应。植物虽然没有抗体免疫系统,但可以通过基因沉默使病毒的基因组降解。”当病毒侵染植物时,植物利用基因沉默来抵抗病毒,同时病毒蛋白也会作出抑制基因沉默反应。针对病毒与植物之间的相互对抗作用,周雪平团队获得灵感,提出将病毒基因组进行遗传改造成有益的生物载体的想法。简单来说,就是如果你想要研究一个基因的功能,只要将病毒的致病基因去掉,使其不具有危害能力,但仍具有侵染力,然后将目标基因作为外源基因克隆后连接于病毒载体。当病毒接种植物,植物产生基因沉默使外源基因的功能丧失,通过观察、对比对照植株与试验植株的表型区别,就可以得知该外源基因可能与哪种性状相关,从而确定目标基因的功能。
通过大量的实验摸索,周雪平团队对这一技术的掌控接近炉火纯青,使这一技术有效转化到农业生产实践中,获得多项发明专利,其水平在国内外首屈一指。传统的鉴定基因功能的方法最快要半年,甚至需要数年,而周雪平团队的这一技术可以在一个月以内观察到表型差别,从而大大提高基因功能的鉴定与检测效率。
衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴
---选择正确的,坚持选择的
伟大的科学家只有前瞻性是不够的,严密的思维逻辑、对症结的判断力、一整套行之有效的战略思维科学方法等等都是他们具备的特质,所以真理的神秘面纱才能被这些少数人揭开。那么,硕果累累的周雪平团队又是怎样一步步接近真理的呢?
“系统性是我们做研究始终保持和追求的优点,从鉴定植物发病的病原、到为病原分类再到寻找致病基因、弄清致病机制这一系列的研究首先做扎实,根底打好了就能较为顺利地开展更深入的研究。”由于基础厚实,周雪平团队成功孕育出的病毒侵染性克隆技术已经为大量的农作物抗性筛选提供了安全保险。“只要用牙签在菌群里蘸一下,再接种到植物上,就能鉴定植株的抗性。
令国内外病毒研究专家头疼的是,检测病毒就要依赖抗体,没有抗体很难对病毒进行有效鉴定。周雪平说“即便有了抗体,并不代表有好的结果,因为抗体的质量很关键,否则假阳性很高。”而周雪平则在这场与病毒的军备竞赛中再次走在了前面。从抗性基质、无抗体情况下的病毒检测技术到优质抗体培养、单克隆抗体技术,周雪平团队的研发技术在国内外都是首屈一指的。更令人惊叹的是,目前,中国所有田间应用的植物病毒单克隆抗体监测试剂盒均出自周雪平实验室,为我国缓解、控制病毒灾害的爆发与发展立下了汗马功劳。
纵然在病毒领域已收获颇丰,但周雪平丝毫没有放松与病毒的较量,不断寻找新的突破口。
存在的就是合理的,万物相生相克。“我们花了十年时间研究病毒致病基因的互作,但是病毒的传播离不开其寄主--昆虫。我们与昆虫学家合作,又发现昆虫啃食受病毒感染的植物后会产生更多的卵,且寿命增加。那么,植物、病毒、昆虫三者之间就存在神秘的关系,病毒由昆虫传播,昆虫以植物为食,植物被病毒感染,昆虫与病毒通过植物产生某种互惠关系,从而形成恶性循环。于是,我们进一步探索这种互惠机制,花了5年时间才算初步搞清楚。作为国家植保领域的重大攻关研究项目,周雪平的科研之路看似顺风顺水、硕果累累,但他坦言“每一步都非常艰难,在一步步突破中思考,在不断更新应用新技术中琢磨,慢慢看到希望。”
周雪平认为,近10年来,我国植物病毒研究的发展非常迅速,我们的研究水平已经远远超过亚洲国家,甚至比美国许多大学的研究还要更先进。在今年的病毒年会上,周雪平曾做了《中国病毒研究之思考》的学术报告,对我国能够在未来10年引领国际信心满满。他提出几个努力的方向:根据当前国内外研究现状和发展前景,研究病毒致病过程中如何调用植物蛋白;植物、病毒、昆虫三者之间的关系等方面还有待突破,尤其病毒在昆虫体内的寄生过程仍是一片空白,如何进行侵染调控和利用更多的分子技术作为防御导弹方面亦需深入挖掘。
周所长与我们分享着和病毒不断斗争的故事,言辞时而激动时而平和,没想到令人可怕又痛恨的病毒竟然在他的讲述中变成了活生生的对手,我们也进入了围绕病毒玩科研游戏的世界,甚至几度忘记了要采访的问题。这位兢兢业业的科研工作者所传达出的信念,恰如那句“衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴”,战胜这位对手,在所不惜!
众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处
---学以致用,科技为农
与双生病毒进行军备竞赛的20年中,在科研圈,周雪平凭借高质量的学术论文声名在外,名誉接踵而来。2001年获得国家杰出青年基金及浙江省十大杰出青年称号,2004年获国家重点基础研究发展计划(973)先进个人并入选新世纪百千万人才工程国家级人选,2005年获全国优秀博士后并入选长江学者特聘教授,2012年被评为全国农业科研杰出人才;担任国际植物保护学会理事,国际植物病理学会理事,国际病毒分类委员会委员,Molecular Plant-Microbe Interactions 等杂志编委。
众所周知,病毒的危害常令人闻风丧胆,但也只有专业科研工作者见识过它的真面目。名誉加身的周雪平深知,无论学术论文的影响因子多高,这些成果对于众多农民却是艰深晦涩的,那么科研成果怎样才能转化到农业生产中?这是农民出身的周雪平一直萦绕在心的前进方向。他指出,“病毒无药可治,防控预警是关键,那么,科研工作者及时有效地宣传就是保障。”周雪平经常不定期地下基层,举行培训班,引导生产者的防控意识,对农民开展针对性、长期性的实地指导。“防控病毒的措施,简单易操作,比如延迟或提早育苗期,使作物生长与昆虫繁殖期错开;及时清理田间杂草,减少病毒毒源;作物套种,以混淆昆虫嗅觉等等。”
---桃李不言,下自成蹊
在众多的荣誉中,周雪平对一项荣誉津津乐道,引以为豪,即教育部首届“青年教师奖”(2000.6),对于如何培养优秀的学生,周雪平有自己的一套教导理念:为人师表,勤奋,善于合作、三个心(责任心、信心、尽心)。他解释道,老师要为人师表,将敬业、乐于助人的精神在身体力行中感化学生;勤奋自学的能力很重要,即便没有老师催促,学生也应不断关注国际上的前沿动态;善于合作,闭门造车只会故步自封,加强合作才能加快解决问题的步伐;责任心是搞好科研的前提,信心是不断前进的动力,尽心是克服困难的保证。
在学生们看来,成为周雪平的学生就意味着科研之路注定不平凡,会苦、会累但更会有收获,因为所从事的研究项目将代表着我国甚至世界上的病毒研究前沿。执教30年来,周雪平共指导博士后15名,博士生75名,硕士生36名。一位博士生获得2006年全国优秀博士学位论文,三名博士生获得优博论文提名,学生中有长江特聘教授和国家杰出青年基金获得者、十几名正教授、以及系主任,发表的优质成果不计其数。
---天下智慧,莫过舍得
作家贾平凹曾说“世界是阴与阳的构成,人在世上就是一舍一得的过程”。佛家禅语,不舍不得,小舍小得,大舍大得。
优秀的科研成果与繁忙的行政工作极其消磨人的时间和经历。讲起科研和教导学生来滔滔不绝、神采奕奕的周所长,在谈到个人生活时,周雪平严肃起来,他坦言,人不是神仙,有限的时间和专注的精力只能用在有意义的事情上。“现在科研和管理工作两手都要抓,一个都不能放松,根本没有闲余时间让我挥霍。除了科研和行政,我的生活很简单”。他直言,自己陪伴家人的时间极少,对于友情和亲情牺牲了很多。
尽管上任仅仅两年,植物保护所从规章制度到科研要求都进行了不小的更新改动。再三考虑后,周雪平提出植保所的五个一工程:一是要有一些学术水平高、组织能力强的优秀的学术带头人;二是要有一支高质量、结构合理的研究队伍;三是要拥有一批面向国家重大需求,瞄准学科前沿的重大科研项目;四是拥有一个具备国际先进水平的科研平台;五是要建立一个奋发向上的学术环境和科研氛围。周雪平指出,研究所要营造民主、公正、和谐的人文环境,建立平等、自由、友善的人际关系,倡导爱岗、敬业、诚信的人格品质,实现顶天立地、天地并举的发展目标;研究所的科技创新要具有战略性、新颖性、突破性、引领性。
周雪平明白,“管理工作是不能一刀切的,循序渐进才能细水长流,整体运行才能有条不紊,但是目前还是有很多地方有待改善”。他说,目前全所的实验场地很紧张,还在租房子搞科研。此时,我突然明白了为什么行政办公在条件简陋小楼的原因了。
于是,在舍得之间,周雪平了悟他自己的人生真谛,无论岁月变迁,执着依旧。
(撰稿:高宝祯、任小双)