扎根东北盐碱地 潜心抗逆机理研究

谢明昊

在祖国的东北，分布着大片的盐碱地。在这片不毛之地上，只有嗜盐碱植物才能够生长。那么，它们是通过什么特殊的机制存活下来的呢？

事实上，植物的细胞是一个复杂的系统，每时每刻都进行着成百上千的生物化学反应，与外界进行快速高效的信息和物质交换，而这些生命活动主要通过蛋白质发挥各种调控功能来实现。运输囊泡作为载具，可以使蛋白质在细胞内、细胞间移动进行交流。为了使这种移动高效有序，囊泡的行为受到高度严密的调控。尤其是植物，由于不能移动、无法躲避不利条件，所以进化出了更加复杂高效的囊泡运输调控机制。

20世纪70年代开始，生物学家对细胞物质运输的调控机制这一科学问题产生了广泛关注，从细胞水平到分子水平逐渐开始了揭秘历程。东北盐碱地植被恢复与重建教育部重点实验室、东北林业大学生命科学学院李立新教授团队，多年来将研究的重点放在植物细胞的物质运输途径中关键调控基因的挖掘和功能研究，以及环境胁迫（尤其是在盐碱胁迫）下物质运输对植物生长发育的调控作用上。通过不断的科研探索，为我国东北盐碱地植物的抗逆研究以及盐碱地的生物改良和利用奠定了理论基础。

不忘初心，踏上植物研究之路

不安于现状，不墨守成规，李立新一直在人生道路上创造着无限可能。

1991年7月，李立新从东北师范大学生物系生物专业毕业后，一直在哈尔滨第一中学从事教学工作。虽已成为一名优秀教师，但李立新从未忘却萦绕在内心的科研理想。在她看来，人的一生无论处于任何阶段、从事何种工作，都应该不甘于现状，继续学习。2001年年底，在去日本留学的爱人的陪伴下，李立新也决心前往日本京都大学大学院理学系植物分子细胞生物学专业攻读理学硕士和博士学位。

前往世界著名高校进行学习和科学研究，从语言到专业基础对于李立新来说都是一次巨大的挑战。作为一名日语小白，李立新首要攻克的难关就是语言关。既然下定了决心，就没有回头路。经过1年多的奋斗与努力，她顺利攻克了语言瓶颈，并在这一基础之上，2003年4月成功用日语挑战并通过了硕士入学考试，得到了导师的认可。自此，她开始跟随导师踏入植物生物学领域，从事囊泡运输机制的研究。

在李立新的介绍下，记者了解到：物质/囊泡运输是细胞生命活动的基础，不管细胞是在正常条件还是遇到环境胁迫（比如病虫害、盐碱、干旱、温度等胁迫），其都是细胞生命活动最基础、最重要的一项功能，从事这一领域研究，李立新深刻感受到其意义所在。在多年的海外求学之旅中，她在这一领域不断打磨，积累了丰富的经验。

扎根东北，开展植物环境胁迫应答机制的探索

游子思归，科研报国。一直以来，李立新都希望将自己的科研之根，深深扎在祖国的土地上。2008年3月获得理学博士学位后，阔别祖国多年的她终于回到了家乡，作为高层次引进人才来到了东北林业大学生命科学学院任职。在这里，她开始立足于東北地区盐碱地现状，基于自己之前的研究基础，开展了囊泡运输对植物生长发育和环境胁迫应答的调控机制的深度探索。

最初，李立新在日本做囊泡运输相关领域的研究时，还未曾将其与环境胁迫联系在一起。“我刚回国的时候还只是坚持深入挖掘囊泡运输机制，后来逐渐将两者相结合解决更深层次的生物学问题，研究也更有意义。”她说。

为了能在这一领域积累更多的科研财富，2009年8月—2012年7月，李立新前往沙特阿卜杜拉国王科技大学植物逆境基因组研究中心，在著名植物生物学家、美国国家科学院院士朱健康院士的指导下开展博士后研究工作，进行基因编辑和植物胁迫应答方面的研究，积累了丰富的经验。回国后，李立新继续将研究的重点放在物质运输对于植物生长发育以及环境胁迫应答的调控机制中，立足于东北盐碱地现状，开展了一系列创新性科研探索。

在李立新的介绍下，记者了解到：黑龙江省盐碱地总面积超150万公顷，重度盐碱面积超过50%，而且以每年2万公顷的速度逐年增加，而有效耕地面积逐年减少（据2014年统计）。作为后备耕地资源储备来源，盐碱地的土壤改良和植被恢复意义重大。

在对盐碱地进行生物改良理论研究中，李立新与团队成员独辟蹊径，选择从盐碱地的土著植物下手。“它们之所以能够生长在这样的严酷环境下，是因为本身具有一些特殊的机制，因此我们将其作为研究材料，研究特有基因、细胞结构以及植物整体的特性，以探索这些独特性质在其他植物上的应用。”李立新说。

土壤中植物的根际存在大量的微生物，其中有些是促进植物生长发育的益生菌。这些根际促生菌对于植物抵抗环境胁迫以及提高生物量和产量有重要作用，也是潜在的微生物菌肥资源。李立新团队在研究中发现，一些根际促生菌能够帮助植物在盐碱条件下提高生存率和生物量等。由此，他们开展了根际促生菌的研究，分析盐碱条件下促生菌对植物的促生机制以及植物对微生物的应答机制，为高效微生物菌肥的研制奠定理论基础。

在这一领域的研究道路上，李立新团队一直步履不停。通过研究，他们发现了在环境胁迫下植物的囊泡运输途径与ABA通路密切相关。植物如果受到胁迫，ABA通路就首当其冲发生变化。他们发现了一些囊泡运输调控因子与ABA通路有密切关系，如其缺失，不只对ABA通路产生影响从而大大降低植物对环境胁迫的适应能力，而且对植物种子的寿命以及蛋白质的品质造成很大影响。除此之外，他们还于近期发现：如果将植物的某个调控囊泡运输的基因下调，能够使植物耐盐碱能力提高。现如今，他们正在进行深入研究，探讨该因子如何通过影响植物细胞的微环境来调节细胞内的离子平衡，进而使植物在盐碱胁迫条件下能够生存得更好。“如果能将这一机制解析出来，将为耐盐碱植物的分子育种工作提供线索。”李立新说。

不断打磨，拿出经得起时间检验的科研硕果

任何科研成果的诞生都不是一蹴而就的。盐碱地改造是一个系统性工程，需要将研究与实际紧密结合，而这些过程都是需要时间的。在这一过程中，不光需要科研人员创造科研成果，还需要一线工作人员对科研成果的实践与反馈以及政策的支撑。“其实我们在科研实践的过程中充满着困难，很多人认为只要将科研成果或者技术进行了应用，就马上看到明显的效益。事实上，这些成果都是要经过验证和提高才能真正产生价值的，在这一过程中，科学家所要做的就是将科研技术不断改良、完善，以得出更加务实且经得起时间检验的科研成果。”李立新说。

现如今，李立新团队也在与多所高校和研究所的团队合作，进行盐碱地生物改良的研究，力图利用耐盐碱作物和牧草等进行盐碱地改良，在盐碱地恢复成为有效耕地的同时也能产生一定的经济效益。

在我国有1亿多亩盐碱地具备种植耐盐碱水稻的潜力，为了能够变废为宝，我国植物学家们近期成立了国家耐盐碱水稻技术创新中心，李立新团队将借力于创新中心东北分中心平台更好地开展植物耐盐碱机制的研究，与团队成员共同投入东北耐盐碱水稻的研究和盐碱地改良工作中，希望能在这一领域做出更多创新性科研成果。

科研之外，李立新也倾注了大量的心血在教学工作中。她深知“农业强乃是中国强之根本”，而“农业强”需要深入的植物科学研究作为后盾，因此在教学过程中，她不光给学生生动地讲授书本上的知识点，还搜寻描绘细胞内生命活动的优质动画，通过动态过程的呈现将知识点描绘出来，加深学生的理解；还会介绍最新的研究进展和其在实际生产生活的应用，提高学生对植物科学的兴趣，受到了学生的极大欢迎。

在硕士以及研究生的培养方面，李立新也会从学生的角度出发，给予他们更多的课题选择机会并让他们独立完成课题。学生在一系列科研实践之下，潜移默化地掌握更多的技能和科学思维方式，提升他们的科研水平。在多年的精心培育下，李立新团队向高校和社会输送了源源不断的新鲜血液。

不忘初心，方得始终。曾经白花花的盐碱地，经过辛勤耕耘的科研工作者们励精图治的改造，绿植覆盖、生机焕发。这是李立新和众多耕耘者理想中的景象，向着这一目标，她与科研团队的科研筑梦之旅仍在延续着……