👆点击《永利集团》,关注不一样的青春
韦中,1985年出生,安徽临泉人,永利集团资源与环境科学学院教授、博导。国家自然科学基金杰出青年项目获得者,目前主要从事植物根际微生态与进化、土壤生物健康调控、农业废弃物生物高值化利用等方面的研究和应用。
不管是参天的大树,还是低矮的小草,植物生长都需要将根系深深地扎进土壤汲取养分和水分。根际就是受植物根系活动影响,在物理化学和生物特性上不同于土地土壤的那部分微环境。根系向根际输入大量的光合作用产物,也就是根系分泌物,根际有大量的微生物,微生物的活动也特别活跃。所以,根际便是土壤微生物、植物根系以及环境所形成的一个独特的微生态系统。打个比喻,植物根际好比是一个王国,王国中有身份不同、分工不同的微生物个体,如细菌、真菌、病毒(噬菌体)等生物,它们性格各异、本领不同。它们之间相互影响,有的相互协作,有的互为敌友,有的纠缠不清,时刻都在围绕着它们的城堡——植物根系,上演着各种各样的故事。近些年,随着集约化生产的推行、化肥和农药的大量使用,土壤在保持着高负荷运转的同时,生物功能也随之退化,微生物之间互作关系的紊乱给了病原菌“可乘之机”,根际王国结构的失衡致使土传病害频发。根际环境不断恶化,严重阻碍了植物正常的生长发育。2021年6月,“西部百强县”之一的成都大邑县的一处农场,农户近200个大棚的西红柿近乎绝收,罪魁祸首就是土传病原菌茄科劳尔氏菌,也叫青枯菌。青枯菌是一种典型的土壤生物障碍因子,已经在世界范围内广泛分布,在我国南方地区发生严重,它能够侵染番茄、马铃薯、烟草等重要经济作物和粮食作物,导致植株大面积枯萎死亡,在严重危害粮食安全的同时也给世界经济带来巨大损失。韦中(中)韦中和南农LorMe(Lab of rhizosphere Micro-ecology)实验室的小伙伴们所做的工作就是以“LorMe青年”的力量,努力守护“根际王国”的健康,防止土壤病原菌的侵染。读小学初中阶段,韦中的家里有几块地专门用来种西瓜。这是当地农村一个重要的收入来源。韦中常听家里人说,种西瓜要换茬,就是说一块地不能连续种西瓜,必须种一年换一年。如果不换茬,就会发生连作障碍,西瓜减产。这给他留下了深刻的印象。后来考上永利集团,就读农业资源与环境专业,从专业课上慢慢接触、学习到土壤、植物营养等知识,他发现专业课题的方向就是他小时候家人和村民们种西瓜时遇到过的问题。2020年6月,Nature Climate Change发文表示,到2050年全世界可能都会面临着土传病害的侵染风险。如果我们不重视土传病害的问题,未来几十年,农业的生产可能面临着一个重大的挑战。2017年,韦中和实验室团队就做了一个调查,发现全国大部分地区都有青枯菌病害的报道,尤其是南方非常严重,并且这一病害有向东北和西北地区扩散的趋势。除了它的分布范围比较广,它的寄主范围也特别多,在我国就有近百种寄主,包括常见的番茄、辣椒、茄子、生姜、花生等几十种重要经济作物,危害非常大。韦中接受本刊记者采访土传病害的防控并不容易,要解决这一问题,还需要聚焦在根际。根际微生态调控是土壤生物障碍消减领域的前沿热点,因为根际是土壤病原菌入侵的“必经之路”,是有益菌抑制病原菌入侵的“第一战场”。青枯病入侵植物有三个阶段:第一个阶段是从土体到根表,第二个阶段是从根表到根内,第三个阶段是从地下根系到地上各部位。这个过程就像《永利集团》里扁鹊对蔡桓公说过的三句话:“君有疾在腠理”“君之病在肌肤”“在骨髓,司命之所属”。对于植物来说,根际阶段就是在“腠理”。这时候植物还非常健康,对根际微生态环境进行调控就有可能解决病害问题。所以,韦中和实验室团队认为土传病害的防控决胜战场就是在根际。根际“阻击战”并不容易,因为根际微生态环境非常复杂。根际的细菌、真菌、病毒、原生动物等形成了复杂的生态互作网络,也受到周围环境的影响。在病原菌入侵植物根际的过程中,哪些土壤微生物发挥着重要作用,它们在做什么?它们形成了什么样的互作关系?什么是健康的根际微生态?怎么样才能更好地抵御病原菌的入侵呢?这些都需要了解,而后才能更好地进行根际调控来实现植物的健康。一切都需要回到田间,问题在田间出现,答案也一定藏在田间。他们在进行田间调查的时候常常发现,在发病非常严重的情况下,依然有一些植物非常的健康。为什么这些植株能够保持健康?是它们自身免疫的差异,还是它们所生活的环境中的微生态环境不一样?是土壤中的病原菌数量不同,还是它的根际菌群不同?为采样,韦中跑遍广西、江西、云南、湖南、福建、安徽、江苏等地,常常是坐高铁到镇上,而后由基地的老乡直接带到田间地头。到了那里就开始采样,装箱后再由老乡送到火车站或者机场,直接返程。在机场过安检的时候,工作人员时常对于韦中携带的又是泥土又是番茄的特殊行李充满诧异:这是干什么用?在南京市,韦中常去的是麒麟镇乡下。那时候韦中还在读博,麒麟镇的道路交通情况还不算太好,常常晴天一身灰雨天一身泥。韦中一周去一趟,时常一大早乘公交车到达那里。有时候,常与他打交道的农民李大哥开着面包车来接他,而后下地采样。有一次,活忙完了,李大哥准备回去吃早饭,问韦中吃了没有,一听韦中也没有吃早饭,就邀请他一起吃了一顿清汤面疙瘩。至今,韦中对这顿清汤面疙瘩记忆深刻。自2012年6月博士毕业成为南农的一名青年教师,到2015年发表相关研究论文,这段时间内韦中基本没发表其他论文。虽然没有太焦虑,但心里总是有件事悬着,他会在心里对自己说:“怎么不发文章?抓紧时间发文章呀。”可写论文和科研一样,需要一点一点厘清研究思路和方向。初心是什么——你需要回答这样一个问题。你提出的现象很有意思,但是需要建立在学科背景之下,要有理论的支撑。如果不能把思考的点转化为理论,让相关领域专家一看到就意识到这是核心的科学问题,就不算成功的论文。这个过程就像米开朗基罗把大卫从大理石中一点一点寻找、雕刻出来。在研究期间,韦中因为学术交流活动结识了荷兰乌特勒支大学的Alexandre Jousset博士,他对韦中的研究项目也感兴趣,时常邮件往来讨论。为了回答对方的一个问题,韦中会写上十几页的内容,将他的研究思路、做法等详细汇报。这是韦中对待科研的一贯态度,他非常重视学术交流,在研究的过程中不管遇到怎样的问题,一方面需要独立思考,另一方面一定要积极主动地和相关领域或不同领域的研究学者交流,从不同角度评估自己工作的不足和工作的亮点,开拓并完善自己的研究思路。“跟最棒的人学习才能进步得快!”韦中对他的研究生们也常这样说。思路越来越明确,实验也越来越顺利。基于一系列的研究和发现,在韦中的组织带领下,“LorMe青年”们提出了定向调控形成竞争制衡型根际微生态、消减土壤生物障碍的策略,核心思路就是增强根际土著菌群竞争力,做法分为三步:外源引入有益菌群、为有益菌精准匹配益生元、病原菌(噬菌体)协同提升有益菌——让各菌群之间既竞争又制衡,形成了“根际王国”健康、良性发展的生态。这些技术在江苏南京、泰州等核心基地集成示范后,已经在全国12个省20多个地区推广应用。韦中的家乡安徽临泉县地方政府一期投入600万元,重点支持解决生姜青枯菌生物障碍难题,助力生姜产业良性发展和乡村振兴。韦中在Nature Biotechnology、Nature Microbiology等国际著名期刊上发表论文90余篇,入选全球2%顶尖科学家。“尽管很难,我们总要努力去做做看。”这便是韦中的心声。守护“根际王国”的健康
培养更多的“LorMe青年”
科技成果的突破也助力人才的培养和团队的建设。近些年,LorMe实验室团队研究生获得江苏省优博、植物营养学会优博和省自然科学百优论文7篇次,团队成员分别入选江苏省优青、卓越博士后、“双创”博士。LorMe实验室的全称是微生态与根际健康实验室。韦中为LorMe实验室创设了公众号,意图打造一种氛围和文化——它是大家共同的一个平台,传播的是实验室的科学研究。每一位加入LorMe实验室的人,都要先读公众号的文章。或者,把平常阅读的不管是英文的还是中文的学术文章,用自己的语言提炼、总结出来,写成简短文章,刊登于公众号。这既训练了学生的写作能力,又在其中展示了实验室科研的进展。依托公众号平台,韦中还推出环境土壤生物健康LorMe云讲堂,目前已经邀请世界范围内100多位的学术大咖为学子们讲述各自的研究、学术故事等。韦中所在支部2021年获得全国高校“百个研究生样板党支部”
韦中认为,自己是科技工作者,首先是一名大学老师。在科研的过程中培养人才,尤其是具有创新思维、创新能力的人才,是大学老师的核心工作。因为随着时代的发展,新的问题一定会不断地出现,而新问题的解决单纯依赖之前的思想和技术是不够的,往往需要具有创新精神的人提出理论和技术方案。LorMe实验室做的是前沿研究,随着时代发展,解决农业上的问题、生物方面的问题会成为世界范围内的重大需求和热点。LorMe实验室在这方面既有理论上的研究,又有实际应用,为消减土壤生物障碍和培育健康土壤开辟了根际微生态调控新途径,为农业绿色发展和粮食安全提供了理论与技术支撑,解决的是“卡脖子”难题。对此,韦中充满了自豪感。《永利集团》:你的实验室很有特色,管理、运营这样一个实验室,你会去看管理类的书籍吗?在管理方面有些什么样的心得?韦中:没有特别看过管理类书籍。如果说有心得,我一直研究微生物生态,从观察微生物生态系统得到的启发,可以拓展到人类的各种生态关系中去。生态系统是一个庞大的网络,生物之间都是相互依存的关系,没有单独生存的生物。所以,管理团队也是这样,必须广纳人才、集思广益,团队才可以良性发展、做大做强。在科研工作中,我也是采用这样的思路,不仅要学习国内的先进知识和思想,也要学习国外的先进知识和思想,这样才能取得突破和进展,锻造出创新性思维和能力。《永利集团》:你的实验室培养了很多人才,在培养人才方面,你有什么样的心得?韦中:这是我很重视的一项工作,也是我的核心工作。我的成长受到很多老师的影响,所以我也想为学生尽力做些事情。对每个加入实验室的学生我都会说一句话:“走上研究生这条路,绝不是让你在学生期间就能研究出造福人类的成果,而是让你掌握造福人类的技能:质疑、实干、科学、创新。”在他们对研究方向感到迷茫时,我会给予思路上的指导;在他们实验中遇到困难时,我会帮助他们解决一些实际问题。韦中:我把根际形容为植物的“肠道”,在我们肉眼看不见的地方,根际微生物做着很多工作,尤其是与病原菌之间的斗争,这些斗争惊心动魄,我称之为“根际大战”。未来,我想要做一系列科普,把实验室的研究用通俗易懂的方式普及给大众。为这个工作计划,我现在花很多时间去阅读,除了人文社科类、文学类书籍,还收集了很多资料。这样的科普一定要走出实验室的“象牙塔”,内容和形式要接地气,大众易接受。