新鲜果蔬背后的“调控高手”
——记中国科学院植物研究所田世平研究员及其团队

2018-09-27 07:45盛玲
中国农村科技 2018年9期
关键词:保鲜果蔬毒素

文/本刊记者 盛玲

采后果蔬保鲜一直是困扰着整个果蔬产业链的难题,而果蔬自身成熟衰老的调控和病原菌,引起腐烂是影响其采后品质及质量安全的主要因素。有这样一个人带领她的团队,长期从事果实采后生理病理学基础研究,围绕果蔬采后品质劣变、腐烂等难题,一直在为果蔬“青春常驻”做着努力。

初秋的北京,天气宜人,带着夏日里未消散的暑气,记者一路向中国科学院植物研究所奔去。离目的地愈行愈近,便与城市渐行渐远。植物研究所坐落在美丽的北京香山脚下,北邻北京植物园,远离城市的喧嚣繁华,正是一个安心做科研的好地方。

院内三三两两的人,略显冷清。走进田世平团队所在实验楼才发现,这里的人们正忙碌着。走廊里悄无声息,只隐隐听见仪器运作,玻璃器皿偶尔撞击的声音。

就在植物所新实验楼里,在这一排排的操作台前,一个个培养皿里,一场关于让果蔬“青春常驻”的竞技赛已经持续了20多年……一次次严谨的实验、一份又一份的数据报告,埋藏着科研人员太多的酸甜苦辣。

“另辟蹊径”研究果蔬保鲜

千百年来,人们对果蔬的新鲜度渴求未曾停步。伴随着果蔬产业的发展,采后果蔬保鲜一直是困扰整个产业的难题,而果蔬自身成熟衰老的调控和病原菌引起腐烂是影响其采后品质及质量安全的主要因素。田世平及其研究团队长期从事果实采后生理病理学基础研究,围绕果蔬采后品质劣变、腐烂等难题,深入系统地开展果实成熟衰老、抗性应答、病原菌致病和产毒机制及调控技术研究。他们从基础研究、技术研发、产品创制到产业应用的完整科研链条,为果蔬采后保鲜领域做出了具有开拓性、系统性的贡献。

科学研究既要“咬定青山不放松”,也要不断调整目标与方向,与时俱进、走在行业前沿。20多年的不断发展,让团队也有了属于自己的特色研究标志。

“在10多年前,相对于黄曲霉毒素,果实采后的病原真菌毒素研究比较滞后。尽管早在上世纪80年代,我们就知道果实里面最主要的真菌毒素是棒曲霉毒素(也叫展青霉素)。但是,棒曲霉毒素到底是怎样产生的?受哪些基因调控?如何在细胞内转运?这些科学问题并不清楚,也很少相关研究报道。于是,我们课题组便决定由此入手,开展系统研究。”团队的带头人田世平对记者说,“在棒曲霉毒素生物合成的分子基础及调控机制研究,以及控制技术等方面,我们课题组在国内乃至国际上都是最早的,并处于国际领跑水平,这是研究团队的创新点。”眼前的田世平,讲起话来中气十足,颇有几分巾帼不让须眉的风采,说起团队研究更是如数家珍。

团队致力于果蔬采后病原真菌致病的分子机制研究,成效卓著。田世平领导的研究团队主要针对果蔬采后两个重要的病原真菌(灰葡萄孢Botrytis cinerea和扩展青霉Penicillium expansum)开展其致病的分子机制研究,发现许多关键致病基因,涉及到ROS代谢及跨膜运输、蛋白质分泌、转录调控、光信号传导、表观调控等途径。这些研究结果获得国内外同行的高度认可。

探明病原菌致病和产毒的关键调控基因仅仅是实现精准调控的第一步。团队更进一步对这些基因的功能、下游靶基因及分子调控网络等过程“刨根问底”。围绕棒曲霉毒素污染引起的果实及其加工产品的品质安全问题,除了开展真菌毒素生物合成、转运等分子机制以外,还开展控制技术研究,包括生物脱毒等先进手段,最终实现有效控制真菌毒素对果蔬产品的污染。

在寻找真菌毒素的有效控制技术方面,研究团队除了传统的物理吸附技术以外,但是这只能作为一个补救手段,还存在着一些安全隐患。团队打破传统观念,不单单将研究集中在后端的毒素脱除技术研发,而且通过控制产生真菌毒素的病原菌的侵染,实现源头控制,真正将毒素产生“消灭在摇篮里”。在基础理论研究指导下,团队创制了果实绿色防病保鲜关键技术,提升防病保鲜技术的安全性和有效性,为保持果实采后品质和质量安全提供技术保障。

〉 团队带头人——田世平研究员

团队还开展了果实抗性应答的分子机制研究。围绕果实抗性应答的关键因子展开研究,解析果实对生物和非生物因子抗性应答的分子机制,研发诱导果实抗病性的生物技术。

团队的研究成果不仅对丰富果实采后生物学知识具有重要意义,而且为研制果蔬保鲜技术,保持果蔬优质安全,减少采后损失奠定理论基础。同时,在理论基础的指导下,创制绿色防病保鲜技术、真菌毒素脱除技术等一系列实用技术和产品,大大提升了果蔬采后防病保鲜的安全性和有效性,为保持果实采后品质优质安全提供技术保障。

科研大家庭里的分工与合作

科研的成功从来都不依赖于个人的思想,而是需要凝聚团队的智慧。一个团队为了解决一个问题,团队成员分工协作,为建立知识大厦添砖加瓦。

团队从1997年开始组建,从最开始的2个人已经发展到8个固定人员。其中,研究员3人,副研究员2人,助理研究员2人,高级实验师1人。研究团队的年龄结构合理(有60后、70后和80后),专业背景互补,大家兴趣一致,对工作都充满热情,严格认真。

田世平说:“我们应该属于比较年轻的团队,成员有拼劲儿。整个团队又在一种家庭般融洽的氛围中工作,相互启发,携手共进。”

尽管团队有三个研究方向,但大家分工不分家。田世平作为团队的掌舵人,主要把握团队的研究方向和重要科学问题,而每一个研究方向也有相关的主研人员,如秦国政研究员负责果实品质调控机制方面的研究;李博强研究员负责果蔬采后真菌毒素方面研究;张占全副研究员专注于病原菌致病机制方面的研究;陈彤副研究员致力于果实与病原菌相互作用;徐勇高级工程师负责果蔬保鲜技术的研发与推广应用。大家各有分工,任务明确。

“团队平时各负其责,但是课题组研究方向之间也会有交叉。举个简单例子,病原菌要侵染寄主,寄主如何应答,病原菌与寄主的相互作用是一个非常复杂的事情,如果单一的只做其中的一部分,就不能把这个问题说清楚的。所以,我们每两个星期会组织一次交流讨论会,大家一起交流思路、讨论问题、解析困惑、分享收获。科研从来都不是一个人可以成功的事,只有大家齐心协力,拧成一股绳,才能有所成就。”田世平说。

〉 田世平(左二)与研究团队部分成员合影

在这个科研的大家庭,大家有各自的研究方向,既是相互追赶的竞争对手,又是工作中的合作伙伴。大家相互协作,一起前行,属于他们的荣誉也接踵而来:“果实采后绿色防病保鲜关键技术的创制及应用”获得国家技术发明奖二等奖;“果实成熟衰老与品质保持的分子机制”获北京市科学技术奖(基础研究类)二等奖……

科学之路绝非坦途

科学研究是光明大道,但绝非坦途。外行人看来高深莫测的研究,在他们的眼中是一件“枯燥”却必须严肃对待的“苦差事”。团队在刚开始做病原真菌毒素方面研究时,想要克隆毒素合成的关键基因,没有经费做全基因组测序,就只能采用染色体步移法,一步一步的来扩增、克隆这些基因。整整两年,就这样棒曲霉毒素生物合成基因族中的这些关键基因找到了。

“当时负责做这块工作的学生,一直在做每个基因的敲除、检测,看它产不产毒。说来很简单,其实要做的工作非常多,重复而又枯燥,却需要十分的仔细。一张看起来花花绿绿的微观图片,有可能就是团队成员几年甚至更长时间的工作成果。科研工作需要长时间的积累,绝非一蹴而就。”田世平说。

西方著名的科学、哲学家卡尔·波普尔曾经说过:“科学并不在它的不可质疑性和绝对权威性,而是在于它的可证伪性。科学总是不断地向真理逼近的。”一个设想被求证的过程,实际上是一个不断修正、逐渐接近真相的历险。

田世平经常鼓励学生要大胆设想,小心验证。然而,实验结果有时会与预期设想相差甚远,甚至不尽如人意,这就是科学探索,向正确答案靠近的过程。“当每学生们碰到实验不顺的时候,都会很沮丧地跟我说,田老师,我做了很多遍都得不到想要的结果。这时,我就会跟学生们一起梳理研究思路、技术路线、实验方案等过程,看问题出在哪里。然后让他们转换思维方式,多读相关文献,改进实验方法,注意操作细节等,鼓励他们重新投入到科研中去。一旦研究有所突破,得到一个好的结果,大家都会非常开心,所有的劳累都随之烟消云散。这是科学研究一个必然的过程。”

科研这条路,走起来艰难,谁也说不好多久才能摘得胜利的果实。长达数十年的研究过程中,孤独与枯燥就是一种常态。

团队建设与人才培养并肩而行

从一个3人的小分队到一个结构清晰,分工合理的研究团队,这个执着于果实保鲜的队伍已经走过了21个年头。回首过去,他们已经走得太远……

〉 田世平研究员(后排右五)和她的研究团队

团队就像一个生命体,一个正在不断学习的孩童,需要成长,需要扶持,打造一个优秀的团队绝非易事。田世平作为团队的带头人,对工作的热情和专注度极高,拥有丰富的经验,灵敏的科学感知力和洞察力,像一位兢兢业业的老船长,掌握着方向。同时,她也清楚地了解团队成员的特点和秉性,善于让大家发挥各自所长,做到优势互补,相互支持,充分带动团队积极性,帮助每个成员找到自己在团队中的位置。

陈彤说,他们团队的工作氛围有几个关键词:自由、真诚和平等。团队中每个成员与课题组长、同事、学生之间关系相处融洽,互相认可,相互信任,有集体认同感、充分发挥团队合作精神,共同达成工作目标。在这种氛围里,每个团队成员在得到他人认可的同时,都能积极地贡献自己的力量,在工作中能够随时灵活方便地调整工作方式,使之具有更高的效率。

田世平非常注重培养团队新骨干,做好团队人才建设,一直坚持让年轻人“走出去,讲出来”。为了让团队年轻成员能与世界一流的科学家进行接触、交流,她经常鼓励年轻人积极参加国内外的学术活动,尽可能的寻找机会让年轻人做团队研究的专业报告,鼓励他们为自己的工作发声。“只有讲出东西,人家才会知道你;只有多与大家交流,才会在交流中得到新思路,提升自己的水平。”

除却工作的指导,田世平还担任起团队大家长的角色,对成员的关心细致入微,她乐观爽朗的性格总是能感染身边的每一个人。研究所地处香山和北京植物园之间,工作之余田老师会动员大家积极参加体育锻炼,在健步走和爬山活动中,大家不仅增强了体质、愉悦了心情,还增进了彼此之间的交流和沟通。

多年的坚守与付出,田世平和她的团队在果蔬采后保鲜不断攻坚,稳步向前。我们相信,有努力,有坚持,他们定会百尺竿头,更进一步。

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