蔡巧玉
16世紀(jì)早期,荷蘭人對(duì)一種帶有美麗雜色花紋的郁金香趨之若鶩,富商巨賈們更是將那些稀有的雜色郁金香視為珍寶,競(jìng)相收購(gòu)。一時(shí)間,雜色郁金香價(jià)格飆升,有人不惜拋妻棄子、棄職轉(zhuǎn)行專種這種郁金香。一顆上好的雜色郁金香鱗莖,與一間位于荷蘭首都阿姆斯特丹的房子同價(jià),也等于一位砌磚工人15年的工資。當(dāng)時(shí)的姑娘們以擁有一朵雜色郁金香做嫁妝為榮。
直到20世紀(jì)30年代,人們才知道,那美得耀眼,讓人們傾家蕩產(chǎn)的雜色郁金香,竟是被一種名叫郁金香碎色病毒的植物病毒感染的結(jié)果。
然而,并非所有的植物病毒都會(huì)造成這種“美麗的錯(cuò)誤”。植物病毒研究專家、中國(guó)農(nóng)科院植物保護(hù)研究所所長(zhǎng)周雪平告訴記者,植物病毒病素有植物“癌癥”之稱,對(duì)作物生長(zhǎng)危害巨大,且防控困難,每年對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)1000多億美元。
國(guó)以民為本,民以食為天。加強(qiáng)植物保護(hù)工作,開(kāi)展植物病毒研究,對(duì)端牢中國(guó)人的飯碗、維護(hù)國(guó)家糧食安全意義重大。從20世紀(jì)90年代起,周雪平就開(kāi)始從事作物病毒病害研究工作。多年來(lái),他獨(dú)辟蹊徑,潛心鉆研,在雙生病毒新病毒發(fā)現(xiàn)和致病機(jī)理研究、作物病毒快速檢測(cè)技術(shù)建立和病毒病綠色防控應(yīng)用等方面取得突出成績(jī),多項(xiàng)研究成果達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。作為專業(yè)從事植物保護(hù)的“國(guó)家隊(duì)”——中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所的帶頭人,周雪平真抓實(shí)干,奮發(fā)有為,多措并舉,建成了一支業(yè)務(wù)精湛、結(jié)構(gòu)合理、國(guó)際知名的高水平研究隊(duì)伍,助推植保所向世界一流院所邁進(jìn)。
初探病理 敢為人先
1965年,周雪平降生在江蘇吳縣一個(gè)貧寒的農(nóng)村家庭。他在農(nóng)村長(zhǎng)大,經(jīng)常幫助家里做各種農(nóng)活,父親是一名農(nóng)技員,他對(duì)農(nóng)作物從小就耳濡目染,對(duì)農(nóng)業(yè)有天然好感。高考填報(bào)志愿時(shí),他一下就選中南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病理學(xué)專業(yè),覺(jué)得“給植物看病,應(yīng)該挺有意思的”。
確實(shí),通俗地講,植物病理學(xué)就是給植物看病。它以植物病害為研究對(duì)象,探討發(fā)病的原因,在生理學(xué)或生物化學(xué)上,探討感染和癥狀出現(xiàn)的過(guò)程,是一門研究植物病害的病原、發(fā)生、發(fā)展及防治的應(yīng)用學(xué)科。我國(guó)植物病理學(xué)研究在先輩們的努力下取得了豐碩的研究成果。20世紀(jì)八九十年代,國(guó)際上新技術(shù)、新方法層出不窮,新的科技浪潮已然形成。此時(shí),我國(guó)植物病理學(xué)研究能否勇立潮頭,對(duì)學(xué)科發(fā)展、學(xué)術(shù)格局等都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
“那時(shí)很多研究都是在資料上看到過(guò),但是國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有人做過(guò),這個(gè)時(shí)候就要自己琢磨,爭(zhēng)取盡快做出來(lái)?!敝苎┢交貞?。當(dāng)時(shí),在植物病毒研究領(lǐng)域,檢測(cè)方法的研究很少有人做。年輕的周雪平已經(jīng)想到:植物病毒檢測(cè)是植物病毒防治的重要環(huán)節(jié),絕不可偏廢。經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn),他將斑點(diǎn)免疫法運(yùn)用到植物病毒檢測(cè)中,這一獨(dú)創(chuàng)性的研究成果發(fā)表在國(guó)內(nèi)權(quán)威期刊《中國(guó)病毒學(xué)》上。
這還只是周雪平早期研究成果的冰山一角。僅在讀碩士期間,他就發(fā)表了7篇學(xué)術(shù)論文,是同屆研究生中數(shù)量最多的。這既得益于他敢想敢做、敢為人先的可貴品質(zhì),也得益于他學(xué)海泛舟、書山尋徑的執(zhí)著堅(jiān)守。由于家境困苦,周雪平倍加珍惜來(lái)之不易的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。在校期間,他一有時(shí)間就跑到圖書館看書,僅用了2年時(shí)間,就讀完了4年的專業(yè)課教材。也正是因此,在研究生考試中,他得以脫穎而出,以黑馬之姿,擊敗強(qiáng)勁對(duì)手,成為我國(guó)杰出植物病理學(xué)家方中達(dá)的弟子。碩士畢業(yè)后,他繼續(xù)在老先生門下攻讀博士學(xué)位,受到了系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)術(shù)訓(xùn)練和高尚德行的熏陶,為他以后開(kāi)展工作做好了準(zhǔn)備。
深造期間,周雪平依然保持著好讀書的習(xí)慣,他不僅專攻植物病毒方向的教材,其他科目的書籍也多有涉獵。一次,老師要求學(xué)生上臺(tái)作匯報(bào),周雪平剛匯報(bào)完,就被老師引為示范,并給予了高度評(píng)價(jià)。
涉獵廣泛、博采眾長(zhǎng),為周雪平今后的研究工作提供了源源不斷的養(yǎng)料。讀博時(shí),導(dǎo)師布置的課題是尋找弱毒疫苗開(kāi)展病毒病防治研究。這是一個(gè)面向?qū)嶋H需求的痛點(diǎn)問(wèn)題,很多人一看到這個(gè)課題,就知難而退了。但周雪平卻選擇迎難而上,勇敢地接了下來(lái)。他義無(wú)反顧地從大量不同作物上尋找弱毒分離物,最終從豆科作物上發(fā)現(xiàn)了能減輕黃瓜花葉病毒危害的弱毒疫苗。
1992年,周雪平以優(yōu)異的成績(jī)獲得南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)博士學(xué)位。猶如一顆新星,他開(kāi)始在植物病理學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)光、發(fā)亮。
仰望星空 瞄準(zhǔn)前沿
據(jù)統(tǒng)計(jì),全世界已知的植物病毒約1200多種,其中雙生病毒約占三分之一。作為一類能夠在多種作物上造成毀滅性危害的植物DNA病毒,雙生病毒具有分布廣、種類多、危害重、傳播快、控制難等特點(diǎn),且有逐年加重的趨勢(shì),已成為國(guó)際學(xué)界研究的一大熱點(diǎn)。
“雙生病毒可以在小麥、玉米、木薯、番茄、棉花等重要糧食和經(jīng)濟(jì)作物上造成毀滅性危害,是世界上種類最多的植物病毒?!敝苎┢礁嬖V記者,我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),雙生病毒流行暴發(fā)形勢(shì)十分嚴(yán)峻。針對(duì)雙生病毒展開(kāi)系統(tǒng)攻關(guān)不僅十分必要,而且相當(dāng)迫切。
面對(duì)國(guó)家重大需求,周雪平當(dāng)仁不讓,從20世紀(jì)90年代起,在原“973”課題、國(guó)家杰出青年基金、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目等的資助下,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)我國(guó)雙生病毒的種類分布、流行規(guī)律、變異進(jìn)化及致病機(jī)理等開(kāi)展了長(zhǎng)期、系統(tǒng)的研究。
知己知彼,方能百戰(zhàn)不殆。明確我國(guó)雙生病毒的種類、分布、生物學(xué)特性及病害侵染循環(huán)特征是開(kāi)展研究的重中之重。為此,周雪平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在全國(guó)范圍內(nèi)系統(tǒng)調(diào)查了雙生病毒的發(fā)生分布,結(jié)果讓人觸目驚心:雙生病毒已在20多個(gè)省、市、自治區(qū)存在,其中15個(gè)省、市、自治區(qū)危害嚴(yán)重。此情此景,讓周雪平深感責(zé)任重大。他們立即馬不停蹄地對(duì)從全國(guó)27個(gè)省、市、自治區(qū)采集的病毒進(jìn)行調(diào)查與測(cè)定,通過(guò)測(cè)定病毒的全基因組序列,發(fā)現(xiàn)我國(guó)有雙生病毒41種,其中31種為新種,占全球發(fā)現(xiàn)的雙生病毒總數(shù)的13.5%,發(fā)現(xiàn)的新雙生病毒數(shù)量居國(guó)際首位。在此基礎(chǔ)上,周雪平和團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了有17種雙生病毒伴隨有衛(wèi)星DNA,并測(cè)定了250種衛(wèi)星DNA的全長(zhǎng)基因組序列,構(gòu)建了雙生病毒及衛(wèi)星DNA的侵染性克隆,明確了病毒及衛(wèi)星DNA在致病中的作用,確定了多種雙生病毒的侵染循環(huán)特征,即通過(guò)煙粉虱在雜草-作物或作物-作物間循環(huán)傳播,為雙生病毒病的控制奠定了理論基礎(chǔ)。
針對(duì)我國(guó)很多雙生病毒伴隨有小分子的衛(wèi)星DNA這一現(xiàn)象,周雪平和團(tuán)隊(duì)及時(shí)對(duì)衛(wèi)星DNA開(kāi)展了深入細(xì)致的研究,首次揭示了雙生病毒衛(wèi)星DNA編碼的βC1是重要致病因子和RNA沉默抑制子,并明確了機(jī)制。他將雙生病毒形象地比喻成“導(dǎo)彈”、植物比喻成“導(dǎo)彈防御系統(tǒng)”,病毒“導(dǎo)彈”要克服植物“導(dǎo)彈防御系統(tǒng)”,當(dāng)病毒突破植物“導(dǎo)彈防御系統(tǒng)”后,植物又會(huì)編碼蛋白來(lái)對(duì)抗病毒“導(dǎo)彈”。這跟軍事上的“軍備競(jìng)賽”非常相似。在此基礎(chǔ)上,他們建立了新型高效的基于衛(wèi)星DNA的基因沉默載體,為快速研究植物基因功能提供了技術(shù)支持。因在雙生病毒研究領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn),周雪平應(yīng)邀為植物病理學(xué)領(lǐng)域中最有影響的學(xué)術(shù)期刊Annual Review of Phytopathology撰寫了關(guān)于雙生病毒衛(wèi)星分子的綜述文章。
植物病毒的傳播必須依靠媒介和載體,雙生病毒主要依靠“超級(jí)害蟲”煙粉虱進(jìn)行傳播,因此媒介昆蟲與病毒、植物間的相互關(guān)系也是周雪平和團(tuán)隊(duì)研究的重點(diǎn)。通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)雙生病毒侵染植物后,壓抑了植物茉莉酸防御信號(hào)途徑相關(guān)基因的表達(dá),降低了植物中茉莉酸的滴度,從而降低了植物抵抗煙粉虱的能力。這是學(xué)術(shù)界首次從生理和分子水平揭示媒介昆蟲與病毒之間通過(guò)植物介導(dǎo)形成互惠關(guān)系的機(jī)制,為探索利用植物抗性防治媒介昆蟲和植物病毒提供了新思路。
十幾年間,周雪平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不畏艱難,堅(jiān)持從基礎(chǔ)研究做起,由淺入深,對(duì)我國(guó)雙生病毒的種類分布、流行規(guī)律、變異進(jìn)化及致病機(jī)理等均有了深刻的認(rèn)識(shí),多項(xiàng)研究成果為國(guó)際首次,代表性論文發(fā)表在Molecular Plant和PLoS Pathogens等期刊上,奠定了我國(guó)在雙生病毒研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。相關(guān)研究工作獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、浙江省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。
腳踏實(shí)地 服務(wù)生產(chǎn)
植物病毒病早期不易被發(fā)現(xiàn),且一旦被侵染則傳播迅速,導(dǎo)致植物病毒病防控困難。有沒(méi)有什么辦法,能夠從源頭上防控植物病毒呢?早在1992年,周雪平就已經(jīng)在思索這一問(wèn)題,并著手開(kāi)展研究。早檢測(cè)、早發(fā)現(xiàn)是途徑之一。那時(shí),為檢測(cè)植物病毒,國(guó)際上普遍采用多克隆抗體。這種抗體制備較為簡(jiǎn)單,但是特異性差,靈敏度低,而且每次制備的抗體的檢測(cè)量較少。加之,我國(guó)的多種重要植物病毒,國(guó)外根本沒(méi)有針對(duì)性的抗體。
而單克隆抗體特異性強(qiáng)、靈敏度高,優(yōu)點(diǎn)多?!皢慰寺】贵w制備原理大家都知道,但是要篩選出分泌單克隆抗體的細(xì)胞株,工作量相當(dāng)大。所以當(dāng)時(shí)很少有人做?!敝苎┢街赋觥榱碎_(kāi)發(fā)快速、準(zhǔn)確、靈敏、實(shí)用且有針對(duì)性的單克隆抗體,他和團(tuán)隊(duì)踏上了漫漫征途。
這注定是一條崎嶇泥濘的道路。國(guó)際上沒(méi)有先例,全靠自己摸索;缺乏研發(fā)經(jīng)費(fèi),就勒緊腰帶。即便如此,周雪平始終相信這條路是能夠走得通的。在他的感召下,團(tuán)隊(duì)日復(fù)一日、年復(fù)一年地堅(jiān)持開(kāi)展工作。終于,苦心人,天不負(fù)。經(jīng)過(guò)20余年的聯(lián)合攻關(guān),周雪平和團(tuán)隊(duì)成功發(fā)現(xiàn)了“瘤狀組織”和“莖基組織”粗提液及表達(dá)病毒重組衣殼蛋白特異肽段,作為免疫原制備作物病毒單克隆抗體及高效篩選作物病毒高質(zhì)量單克隆抗體的新方法?;谠摷夹g(shù),他們創(chuàng)制了廣譜性好、特異性強(qiáng)、靈敏度高、針對(duì)我國(guó)特有的南方水稻黑條矮縮病毒等43種作物重要病毒的單克隆抗體,其中13種為國(guó)際首創(chuàng),15種為國(guó)內(nèi)首創(chuàng),范圍覆蓋了我國(guó)常見(jiàn)的絕大多數(shù)植物病毒,破解了我國(guó)作物病毒檢測(cè)無(wú)優(yōu)質(zhì)抗體可用的困境。
此外,周雪平和團(tuán)隊(duì)還發(fā)明了以單克隆抗體為核心的dot-ELISA、膠體金免疫試紙條等7種高靈敏、高通量的作物病毒快速檢測(cè)技術(shù),檢測(cè)病毒的靈敏度達(dá) 8.3pg/ml,使我國(guó)在該領(lǐng)域躍居國(guó)際領(lǐng)先水平。研制出了快速檢測(cè)作物病毒的dot-ELISA檢測(cè)試劑盒、膠體金免疫檢測(cè)試紙條,與美歐同類檢測(cè)產(chǎn)品(10ng/ ml病毒濃度)相比,檢測(cè)靈敏度提高了100?1000倍,成本下降90%,保質(zhì)期延長(zhǎng)2倍以上,扭轉(zhuǎn)了我國(guó)作物病毒檢測(cè)試劑盒長(zhǎng)期依賴進(jìn)口和一些重要作物病毒無(wú)實(shí)用檢測(cè)技術(shù)的局面,為病毒病的監(jiān)測(cè)預(yù)警體系構(gòu)建和作物病毒病的源頭防控提供了技術(shù)支撐。
作為水稻產(chǎn)業(yè)體系的崗位科學(xué)家,周雪平還負(fù)責(zé)我國(guó)水稻病毒病的防控技術(shù)研究。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制了針對(duì)水稻條紋病毒、南方水稻黑條矮縮病毒、水稻黑條矮縮病毒、水稻齒矮病毒和水稻矮縮病毒等病毒的特異性單克隆抗體,并開(kāi)發(fā)了檢測(cè)水稻和介體中病毒的免疫學(xué)快速檢測(cè)試劑盒,讓介體帶毒檢測(cè)周期縮短至3小時(shí),靈敏度達(dá)到1∶1600,準(zhǔn)確率提升為99%。試劑盒普及應(yīng)用至縣級(jí)農(nóng)技部門,使實(shí)驗(yàn)室技術(shù)應(yīng)用到了田間地頭,服務(wù)基層生產(chǎn)。周雪平還經(jīng)常不定期下基層,舉辦病毒診斷與檢測(cè)技術(shù)培訓(xùn)班,為農(nóng)民開(kāi)展針對(duì)性、長(zhǎng)期性的實(shí)地指導(dǎo),增強(qiáng)生產(chǎn)者的防控意識(shí)。同時(shí),周雪平和團(tuán)隊(duì)與全國(guó)農(nóng)技推廣中心合作,利用創(chuàng)制的水稻病毒快速檢測(cè)試劑盒,建立了以檢測(cè)毒源區(qū)和重發(fā)危害區(qū)早期傳毒介體帶毒率來(lái)預(yù)測(cè)水稻病毒病流行的方法,預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率提高到95%以上,推進(jìn)了我國(guó)病毒數(shù)字化監(jiān)測(cè)預(yù)警體系建設(shè),實(shí)現(xiàn)了病毒的跨區(qū)域聯(lián)合監(jiān)測(cè)預(yù)警。通過(guò)精準(zhǔn)制定水稻病毒病防控方案指導(dǎo)田間防控,避免了盲目用藥,取得明顯經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益,引領(lǐng)了作物病毒病綠色防控。相關(guān)技術(shù)被越南采用,受到了越南政府部門和植保同行的高度肯定。創(chuàng)制的其他作物重要病毒檢測(cè)技術(shù)與試劑盒已規(guī)模化用于馬鈴薯、蔬菜、花卉及果樹(shù)等作物種子、種苗病毒檢測(cè)和進(jìn)出口檢驗(yàn)檢疫,為我國(guó)及周邊國(guó)家作物病毒病綠色防控發(fā)揮了重要作用,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益的多贏。
勇于擔(dān)當(dāng) 奮斗不止
2013年年初,為搶占未來(lái)農(nóng)業(yè)科技制高點(diǎn),中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院首次啟動(dòng)植保所所長(zhǎng)全球招聘計(jì)劃,廣開(kāi)人才之路,面向全球招聘領(lǐng)軍人才。
時(shí)任浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)的周雪平進(jìn)入農(nóng)業(yè)科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的視野。經(jīng)過(guò)考察后他們發(fā)現(xiàn):周雪平敢想敢為,創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng),學(xué)術(shù)實(shí)力雄厚,在國(guó)際上有較強(qiáng)的影響力,且工作能力突出,做事公道、公正、透明,有較強(qiáng)的領(lǐng)導(dǎo)才能,是一個(gè)合適人選。于是,農(nóng)業(yè)科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)便主動(dòng)向周雪平拋出橄欖枝。在院領(lǐng)導(dǎo)的誠(chéng)摯邀請(qǐng)下,經(jīng)過(guò)慎重思量,周雪平選擇北上,承擔(dān)起時(shí)代賦予的使命。