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【农林科大人】记国家杰出青年科学基金获得者单卫星教授   
发布时间:2012-01-06  浏览次数: 信息来源:新闻中心  作者:长青

小土豆里写出大文章
―――记国家杰出青年科学基金获得者单卫星教授

 

  在人类历史上,一个不起眼的小东西改变历史进程的事,多得不胜枚举,咖啡曾扮演过这样的角色。对爱尔兰人来说,在他们的历史进程中产生过巨大作用的小东西,无疑就是土豆。
  
  土豆的通用名称是马铃薯,原产美洲。哥伦布发现新大陆以后,西班牙人将土豆带回欧洲种植。土豆因比其它农作物更易生长,收成也明显比小麦和大麦高这一优点,很快风靡欧洲。
  
  爱尔兰是欧洲人口最稠密的地区之一,土豆是大多数农民维持生存的唯一粮食作物。1845年,一种引发土豆枯萎病的真菌首次侵袭爱尔兰,使即将成熟的土豆变黑,在地底下枯死,造成历史上有名的土豆大饥荒。只几年工夫,饥荒造成的非正常死亡人口达100多万,迫使150万人为逃避饥荒移民海外。
  
  这种病害被称为马铃薯晚疫病,至今仍是国内外危害土豆最严重的病害。导致晚疫病的病原菌为致病疫霉菌,属卵菌,在系统进化上与真菌分属不同的生物界,是一类研究和防控难度都很大的真核病原微生物。
  
  从杨凌跨出国门,先后在美国加州大学戴维斯分校和澳大利亚国立大学,学习、工作和生活了10年并且在事业上取得不凡成绩的单卫星,被学校独特诚挚的人才引进方式所打动,放弃国外优越的工作生活条件及其他国内高校开出的优越待遇,2006年从澳大利亚国立大学回归我校,建立作物卵菌病害研究平台。
  
  回国后,依托学校生物技术大平台,单卫星的科学研究迅速上了轨道。因为有着先期在国外研究的雄厚基础和经验,单卫星在病原卵菌疫霉菌的群体遗传、致病机制以及疫霉菌―植物互作的分子遗传学研究方面,相继获得国家自然科学基金、教育部人才基金、科技部以及农业部科研基金的资助。特别是在入选国家现代产业技术体系(马铃薯)岗位科学家以来,获得稳定的研究支持,研究目标更为明确,专攻马铃薯晚疫病防控。
  
  我国是世界上最大的马铃薯生产国,种植面积占世界的1/4,但平均单产约为1000公斤/亩,仅为发达国家的1/3。此外,我国94%的马铃薯主产县是国家级贫困县。因此,有效防控马铃薯晚疫病,对我国的粮食安全具有战略意义,对贫困地区农民的脱贫致富具有十分重要的作用。
  
  植物病原菌对寄主的侵染定殖和病害的发生,涉及病菌产生的一系列在寄主细胞内发挥干扰效应的小分子蛋白。在已完成全基因组测序的马铃薯晚疫病菌基因组中,仅RXLR类效应蛋白家族就有600~700个序列上高度分化的成员,认识这些效应蛋白如何进入寄主细胞,对建立新型的病害防控策略意义重大。
  
  虽然科学家15年前即已在原核的病原细菌研究方面取得突破,揭示了病原细菌III型分泌系统在其效应蛋白的跨膜转运、进入寄主细胞的关键作用,然而对真菌和卵菌等真核类病菌效应蛋白转运机理的认识仍然十分有限。
  
  近10多年来,在植物―病原菌互作的特异性及识别机理领域进展迅速,针对真菌和卵菌等真核病原菌的作物病害的研究,由于逐渐认识到植物对病菌的识别主要发生在寄主细胞内,病菌产生的序列上高度分化多样的毒性蛋白如何进入寄主细胞、是否存在共同而保守的机理进入寄主细胞,很快成为国际研究的热点和难点领域。
  
  单卫星立足这一国际研究的热点和难点领域,除了出差和课程讲授外,他大部分精力花在实验室里,针对病菌毒性变异、作物品种抗病性丧失等十分突出的问题,围绕植物――病原卵菌互作机理,带领课题组进行作物卵菌病害防控的应用与基础研究。
  
  实验室对单卫星来说,就是第二个家。整天泡在实验室里,对着一堆子瓶瓶灌灌充满着兴趣和动力。“我来的时候,他的门是开着的,走的时候他的门还是开着的。”权军利,我校作物遗传学博士毕业生,2006年成为单卫星教授的专职助手,“不管是学生还是老师找他,在实验室里一定找得到。”
  
  在单卫星看来,一个科技工作者呆在实验室里最正常不过了。在科研工作上的执著,在实验室里的坚守,深深地影响了他实验室里的研究生们,使他们的科研训练站在了高起点上。
  
  顾彪2006年开始跟随单卫星读博,是实验室里的第一个博士生,至今已有5年时间。在导师的指导下,他的一篇学术论文2010年7月登上国际顶尖学术期刊《细胞》,在全校引起了轰动。上个月,他的另一篇论文发表在《PLoS ONE(科学公共图书馆―综合)》学术刊物上。
  
  由初次带着好奇心接触分子生物学相关实验,因缺乏相关知识不断经历实验的失败而气馁失落,直到积极面对潜心研究而写出高水准论文,一路走来,顾彪觉得自己在科研上迈出的小小成功步伐,完全得益于导师单卫星一路的指点、扶持和引导,“他是一位特别的良师。”
  
  单卫星的特别之处,不仅体现在传授学生高水准的学术素养方面,更重要的是他对学生的高度责任心和对未来的规划。跟随单卫星攻读学位的每一名研究生,都会获得老师量身定做的培养方案和具体、独立的研究课题,而这些工作要花费单卫星大量的时间和精力。
  
  每周一晚上,单卫星都会在自己的实验室里准时举行实验进展汇报活动。由研究生轮流主讲、提问、讨论,在这个质疑答辩碰撞的过程中及时给予方向性指点,让学生找到解决问题的最佳思路和方案。


  在课程讲授方面,他从课堂、大作业、试卷三方面对研究生进行严格考核,试卷没有现成的答案可寻,大作业的完成涉及文献查阅、实验设计、研究方案制定以及书面和口头报告等环节,三个研究生一组共同完成一个题目,他抽出专门的时间一个小组一个小组地约谈。
  
  鼓励学生参加国际学术会议,送学生出国深造,单卫星在学生的培养上不仅舍得花工夫,还舍得投资。顾彪在2009年被送去美国弗吉尼亚大学科研训练一年,王燕目前还在荷兰瓦赫宁根大学深造。除了少数几名低年级硕士生外,实验室里大部分研究生都参加过大大小小的各类学术会议。
  
  对得到机会参加国际学术会议的学生来说,是一件痛并快乐着的事情。王秦虎,2008级硕博连读生,跟随单老师已参加过两次国际学术会议了,“去参加学术会议,要做足前期功课,拿出相关学术的独到见解和体会,而不是简单的当听众。  
  
  无论是研究生学习,还是本科生毕业实习,单卫星都严格考核,严把质量关。从他实验室走出的研究生和本科生,在学业上都有较好的收获,几乎每年都有毕业的本科生和研究生申请到国外大学攻读博士学位。
  
  在病原卵菌和真菌致病机理研究上,单卫星课题组与美国弗吉尼亚大学联合研究发现,病原真菌和卵菌的毒性蛋白自身携带有跨膜转运信号序列,而且毒性蛋白均通过与寄主细胞膜外的3-磷酸磷脂酰肌醇分子结合进入寄主细胞。这是世界范围内首次在病原卵菌和真菌致病关键的毒性蛋白转运机理方面取得的重要突破,研究结果2010年7月发表在顶尖国际学术期刊《Cell》杂志上,是我校第一篇在该杂志发表的学术论文,也是合校以来影响因子(31.152)最高的论文。
  
  单卫星的研究成果,受到国际著名在线科研评价系统Faculty of 1000 Biology的高度评价。英国剑桥大学MRC分子生物学实验室的Roger Williams教授是磷脂信号转导研究的权威学者,其所在实验室曾诞生13位诺贝尔奖获得者、43位皇家学会会士。他点评说:“这是开拓性的研究工作,首次报道了一些植物和动物细胞膜外存在3-磷酸磷脂酰肌醇并且行使功能”。 在《Current Opinion in Plant Biology(当代植物生物学观点)》最近发表的一篇植物――病原互作的综述论文中,他们关于病原真菌毒性蛋白转运研究取得的结果被评价为“开创性研究工作”。
  
  5年来,单卫星埋头实验室,针对重要作物马铃薯的重大病害问题,致力于作物卵菌病害的防控研究,从小小的土豆里做出了处于国际领先水平的大文章,在较短的时间里使我校在作物卵菌病害研究方面处于国际前沿水平。
  
  除了前面提到的《Cell(细胞)》论文,他们课题组近年还在《PLoS ONE(科学公共图书馆―综合)》、《Molecular Plant Pathology(分子植物病理学)》、《Plant Pathology(植物病理学)》等学术刊物发表多篇论文,研究工作引起同行较多关注,多次受邀在国内国际学术会议上作大会报告。他建立的卵菌模式病害体系,为遗传解析病原卵菌毒性蛋白的转运和作用机理提供了重要的模式,推动了寄生疫霉菌成为卵菌生物学和病理学研究的一个模式种,国内外多个实验室都向他索取研究材料和方法。
  
  科研的求真,高水平论文的产出,让单卫星也收获了一系列荣誉,先后入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”、陕西省“三秦学者”特聘教授、国家马铃薯产业技术体系岗位科学家,今年获得国家杰出科学青年基金。他还受邀担任国际学术刊物《Frontiers in Plant-Microbe Interaction(植物―微生物互作前沿)》编委。
  
  但荣誉对于一向低调务实,追求产出“顶天”大文章的单卫星来说都是浮云,他依然潜心实验室研究,有条不紊地朝着既定的“针对马铃薯晚疫病等重大作物病害,建立新型作物卵菌病害防控途径”这一长远目标继续躬身前行。
    
   “我是回到母校工作,我的根在这儿。我乐意尽我所能推动植物病理学科的发展,带领培养出一批从事这方面工作的人才,产出一批高水平的学术成果。”单卫星诚恳质朴的语言,表达出了他从海外归来助推母校发展的一片赤子情怀。

 


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