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[科学中国人]周雪平:半生创新为植保,一心奋进新纪元

       点击数: 次      发布时间:2020-10-20

16世纪早期,荷兰人对一种带有美丽杂色花纹的郁金香趋之若鹜,富商巨贾们更是将那些稀有的杂色郁金香视为珍宝,竞相收购。一时间,杂色郁金香价格飙升,有人不惜抛妻弃子、弃职转行专种这种郁金香。一颗上好的杂色郁金香鳞茎,与一间位于荷兰首都阿姆斯特丹的房子同价,也等于一位砌砖工人15年的工资。当时的姑娘们以拥有一朵杂色郁金香做嫁妆为荣。

 

直到20世纪30年代,人们才知道,那美得耀眼,让人们倾家荡产的杂色郁金香,竟是被一种名叫郁金香碎色病毒的植物病毒感染的结果。

 

然而,并非所有的植物病毒都会造成这种“美丽的错误”。植物病毒研究专家、中国农科院植物保护研究所所长周雪平告诉记者,植物病毒病素有植物“癌症”之称,对作物生长危害巨大,且防控困难,每年对农作物生产造成的经济损失多达1000多亿美元。

 

国以民为本,民以食为天。加强植物保护工作,开展植物病毒研究,对端牢中国人的饭碗、维护国家粮食安全意义重大。从20世纪90年代起,周雪平就开始从事作物病毒病害研究工作。多年来,他独辟蹊径,潜心钻研,在双生病毒新病毒发现和致病机理研究、作物病毒快速检测技术建立和病毒病绿色防控应用等方面取得突出成绩,多项研究成果达国际领先水平。作为专业从事植物保护的“国家队”——澳门十三弟官网的带头人,周雪平真抓实干,奋发有为,多措并举,建成了一支业务精湛、结构合理、国际知名的高水平研究队伍,助推澳门十三弟官网向世界一流院所迈进。

 

初探病理 敢为人先

 
1965年,周雪平降生在江苏吴县一个贫寒的农村家庭。他在农村长大,经常帮助家里做各种农活,父亲是一名农技员,他对农作物从小就耳濡目染,对农业有天然好感。高考填报志愿时,他一下就选中南京农业大学植物病理学专业,觉得“给植物看病,应该挺有意思的”。
 
确实,通俗地讲,植物病理学就是给植物看病。它以植物病害为研究对象,探讨发病的原因,在生理学或生物化学上,探讨感染和症状出现的过程,是一门研究植物病害的病原、发生、发展及防治的应用学科。我国植物病理学研究在先辈们的努力下取得了丰硕的研究成果。20世纪八九十年代,国际上新技术、新方法层出不穷,新的科技浪潮已然形成。此时,我国植物病理学研究能否勇立潮头,对学科发展、学术格局等都将产生深远影响。
 
“那时很多研究都是在资料上看到过,但是国内几乎没有人做过,这个时候就要自己琢磨,争取尽快做出来。”周雪平回忆。当时,在植物病毒研究领域,检测方法的研究很少有人做。年轻的周雪平已经想到:植物病毒检测是植物病毒防治的重要环节,绝不可偏废。经过反复的实验,他将斑点免疫法运用到植物病毒检测中,这一独创性的研究成果发表在国内权威期刊《中国病毒学》上。
 
这还只是周雪平早期研究成果的冰山一角。仅在读硕士期间,他就发表了7篇学术论文,是同届研究生中数量最多的。这既得益于他敢想敢做、敢为人先的可贵品质,也得益于他学海泛舟、书山寻径的执着坚守。由于家境困苦,周雪平倍加珍惜来之不易的学习机会。在校期间,他一有时间就跑到图书馆看书,仅用了2年时间,就读完了4年的专业课教材。也正是因此,在研究生考试中,他得以脱颖而出,以黑马之姿,击败强劲对手,成为我国杰出植物病理学家方中达的弟子。硕士毕业后,他继续在老先生门下攻读博士学位,受到了系统专业的学术训练和高尚德行的熏陶,为他以后开展工作做好了准备。
 
深造期间,周雪平依然保持着好读书的习惯,他不仅专攻植物病毒方向的教材,其他科目的书籍也多有涉猎。一次,老师要求学生上台作汇报,周雪平刚汇报完,就被老师引为示范,并给予了高度评价。
 
涉猎广泛、博采众长,为周雪平今后的研究工作提供了源源不断的养料。读博时,导师布置的课题是寻找弱毒疫苗开展病毒病防治研究。这是一个面向实际需求的痛点问题,很多人一看到这个课题,就知难而退了。但周雪平却选择迎难而上,勇敢地接了下来。他义无反顾地从大量不同作物上寻找弱毒分离物,最终从豆科作物上发现了能减轻黄瓜花叶病毒危害的弱毒疫苗。
 
1992年,周雪平以优异的成绩获得南京农业大学农学博士学位。犹如一颗新星,他开始在植物病理学研究领域发光、发亮。
 

仰望星空 瞄准前沿

 
据统计,全世界已知的植物病毒约1200多种,其中双生病毒约占三分之一。作为一类能够在多种作物上造成毁灭性危害的植物DNA病毒,双生病毒具有分布广、种类多、危害重、传播快、控制难等特点,且有逐年加重的趋势,已成为国际学界研究的一大热点。
 
“双生病毒可以在小麦、玉米、木薯、番茄、棉花等重要粮食和经济作物上造成毁灭性危害,是世界上种类最多的植物病毒。”周雪平告诉记者,我国是农业大国,双生病毒流行暴发形势十分严峻。针对双生病毒展开系统攻关不仅十分必要,而且相当迫切。
 
面对国家重大需求,周雪平当仁不让,从20世纪90年代起,在原“973”课题、国家杰出青年基金、国家自然科学基金重大项目等的资助下,他带领团队对我国双生病毒的种类分布、流行规律、变异进化及致病机理等开展了长期、系统的研究。
 
知己知彼,方能百战不殆。明确我国双生病毒的种类、分布、生物学特性及病害侵染循环特征是开展研究的重中之重。为此,周雪平带领团队在全国范围内系统调查了双生病毒的发生分布,结果让人触目惊心:双生病毒已在20多个省、市、自治区存在,其中15个省、市、自治区危害严重。此情此景,让周雪平深感责任重大。他们立即马不停蹄地对从全国27个省、市、自治区采集的病毒进行调查与测定,通过测定病毒的全基因组序列,发现我国有双生病毒41种,其中31种为新种,占全球发现的双生病毒总数的13.5%,发现的新双生病毒数量居国际首位。在此基础上,周雪平和团队还发现了有17种双生病毒伴随有卫星DNA,并测定了250种卫星DNA的全长基因组序列,构建了双生病毒及卫星DNA的侵染性克隆,明确了病毒及卫星DNA在致病中的作用,确定了多种双生病毒的侵染循环特征,即通过烟粉虱在杂草-作物或作物-作物间循环传播,为双生病毒病的控制奠定了理论基础。
 
针对我国很多双生病毒伴随有小分子的卫星DNA这一现象,周雪平和团队及时对卫星DNA开展了深入细致的研究,首次揭示了双生病毒卫星DNA编码的βC1是重要致病因子和RNA沉默抑制子,并明确了机制。他将双生病毒形象地比喻成“导弹”、植物比喻成“导弹防御系统”,病毒“导弹”要克服植物“导弹防御系统”,当病毒突破植物“导弹防御系统”后,植物又会编码蛋白来对抗病毒“导弹”。这跟军事上的“军备竞赛”非常相似。在此基础上,他们建立了新型高效的基于卫星DNA的基因沉默载体,为快速研究植物基因功能提供了技术支持。因在双生病毒研究领域的突出贡献,周雪平应邀为植物病理学领域中最有影响的学术期刊Annual Review of Phytopathology撰写了关于双生病毒卫星分子的综述文章。
 
植物病毒的传播必须依靠媒介和载体,双生病毒主要依靠“超级害虫”烟粉虱进行传播,因此媒介昆虫与病毒、植物间的相互关系也是周雪平和团队研究的重点。通过数据的实时监测,发现双生病毒侵染植物后,压抑了植物茉莉酸防御信号途径相关基因的表达,降低了植物中茉莉酸的滴度,从而降低了植物抵抗烟粉虱的能力。这是学术界首次从生理和分子水平揭示媒介昆虫与病毒之间通过植物介导形成互惠关系的机制,为探索利用植物抗性防治媒介昆虫和植物病毒提供了新思路。
 
十几年间,周雪平带领团队不畏艰难,坚持从基础研究做起,由浅入深,对我国双生病毒的种类分布、流行规律、变异进化及致病机理等均有了深刻的认识,多项研究成果为国际首次,代表性论文发表在Molecular PlantPLoS Pathogens等期刊上,奠定了我国在双生病毒研究领域的领先地位。相关研究工作获国家自然科学奖二等奖1项、高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖2项、浙江省科学技术奖一等奖1项。
 

脚踏实地 服务生产

 
植物病毒病早期不易被发现,且一旦被侵染则传播迅速,导致植物病毒病防控困难。有没有什么办法,能够从源头上防控植物病毒呢?早在1992年,周雪平就已经在思索这一问题,并着手开展研究。早检测、早发现是途径之一。那时,为检测植物病毒,国际上普遍采用多克隆抗体。这种抗体制备较为简单,但是特异性差,灵敏度低,而且每次制备的抗体的检测量较少。加之,我国的多种重要植物病毒,国外根本没有针对性的抗体。
 
而单克隆抗体特异性强、灵敏度高,优点多。“单克隆抗体制备原理大家都知道,但是要筛选出分泌单克隆抗体的细胞株,工作量相当大。所以当时很少有人做。”周雪平指出。为了开发快速、准确、灵敏、实用且有针对性的单克隆抗体,他和团队踏上了漫漫征途。
在试验室
 
这注定是一条崎岖泥泞的道路。国际上没有先例,全靠自己摸索;缺乏研发经费,就勒紧腰带。即便如此,周雪平始终相信这条路是能够走得通的。在他的感召下,团队日复一日、年复一年地坚持开展工作。终于,苦心人,天不负。经过20余年的联合攻关,周雪平和团队成功发现了“瘤状组织”和“茎基组织”粗提液及表达病毒重组衣壳蛋白特异肽段,作为免疫原制备作物病毒单克隆抗体及高效筛选作物病毒高质量单克隆抗体的新方法。基于该技术,他们创制了广谱性好、特异性强、灵敏度高、针对我国特有的南方水稻黑条矮缩病毒等43种作物重要病毒的单克隆抗体,其中13种为国际首创,15种为国内首创,范围覆盖了我国常见的绝大多数植物病毒,破解了我国作物病毒检测无优质抗体可用的困境。
 
此外,周雪平和团队还发明了以单克隆抗体为核心的dot-ELISA、胶体金免疫试纸条等7种高灵敏、高通量的作物病毒快速检测技术,检测病毒的灵敏度达8.3pg/ml,使我国在该领域跃居国际领先水平。研制出了快速检测作物病毒的dot-ELISA检测试剂盒、胶体金免疫检测试纸条,与美欧同类检测产品(10ng/ml病毒浓度)相比,检测灵敏度提高了100~1000倍,成本下降90%,保质期延长2倍以上,扭转了我国作物病毒检测试剂盒长期依赖进口和一些重要作物病毒无实用检测技术的局面,为病毒病的监测预警体系构建和作物病毒病的源头防控提供了技术支撑。
 
作为水稻产业体系的岗位科学家,周雪平还负责我国水稻病毒病的防控技术研究。他带领团队研制了针对水稻条纹病毒、南方水稻黑条矮缩病毒、水稻黑条矮缩病毒、水稻齿矮病毒和水稻矮缩病毒等病毒的特异性单克隆抗体,并开发了检测水稻和介体中病毒的免疫学快速检测试剂盒,让介体带毒检测周期缩短至3小时,灵敏度达到1:1600,准确率提升为99%。试剂盒普及应用至县级农技部门,使实验室技术应用到了田间地头,服务基层生产。周雪平还经常不定期下基层,举办病毒诊断与检测技术培训班,为农民开展针对性、长期性的实地指导,增强生产者的防控意识。同时,周雪平和团队与全国农技推广中心合作,利用创制的水稻病毒快速检测试剂盒,建立了以检测毒源区和重发危害区早期传毒介体带毒率来预测水稻病毒病流行的方法,预测准确率提高到95%以上,推进了我国病毒数字化监测预警体系建设,实现了病毒的跨区域联合监测预警。通过精准制定水稻病毒病防控方案指导田间防控,避免了盲目用药,取得明显经济、社会和生态效益,引领了作物病毒病绿色防控。相关技术被越南采用,受到了越南政府部门和植保同行的高度肯定。创制的其他作物重要病毒检测技术与试剂盒已规模化用于马铃薯、蔬菜、花卉及果树等作物种子、种苗病毒检测和进出口检验检疫,为我国及周边国家作物病毒病绿色防控发挥了重要作用,实现了经济、社会和生态效益的多赢。
 

勇于担当 奋斗不止

 
2013年年初,为抢占未来农业科技制高点,中国农业科学院首次启动澳门十三弟官网所长全球招聘计划,广开人才之路,面向全球招聘领军人才。
 
时任浙江大学农业与生物技术学院院长的周雪平进入农业科学院领导的视野。经过考察后他们发现:周雪平敢想敢为,创新意识强,学术实力雄厚,在国际上有较强的影响力,且工作能力突出,做事公道、公正、透明,有较强的领导才能,是一个合适人选。于是,农业科学院领导便主动向周雪平抛出橄榄枝。在院领导的诚挚邀请下,经过慎重思量,周雪平选择北上,承担起时代赋予的使命。
 
澳门十三弟官网成立于1957年,是专业从事农作物有害生物研究与防治的国家级研究机构。周雪平的到来,使澳门十三弟官网如虎添翼,向着世界一流院所大跨步前进。
 
“创新是改革发展的根本动力,人才是创新发展的基本支撑。要实现世界一流科研院所建设目标,关键是要有一支高水平的科研队伍。”周雪平表示。为此,他迅速进入角色,团结带领所领导班子,在农业科学院的指导下,创新人才体制机制,灵活采用多种手段、形式,持续创新人才管理模式,积极营造人才发展的良好氛围,激发人才创新活力。
 
周雪平带领团队针对澳门十三弟官网创新团队间发展不均衡现状,认真谋划布局,制定了切实可行的高层次人才引进计划,积极物色人选并主动出击。针对植物病理、生物防治、农药、昆虫等学科高层次人才短缺的问题,分别引进了3位国家杰出青年基金获得者。这些高水平人才的加入,让澳门十三弟官网的多个学科得以快速发展。同时,澳门十三弟官网也为人才发展提供了一个更高、更广的发展平台。比如,周雪平加入澳门十三弟官网当年,即获得我国植物保护领域首个国家自然科学基金重大项目,并在Annual Review of PhytopathologyPLoS Pathogens等国际顶尖学术期刊上发表论文。
 
在精准引进高水平人才的同时,澳门十三弟官网还有针对性地培养中青年科技骨干。“为全面推进创新工程实施,加快现代院所建设步伐,澳门十三弟官网面向全所科技人员,特别是面向青年科技人员,实施科技创新工程推进计划。”周雪平介绍,该计划由优秀青年人才创新基金、青年科技人才创新基金、青年科技人才提升计划、优秀青年人才跨越计划和重大成果培育计划等五部分组成。此外,澳门十三弟官网还开办了植保大讲堂、植物保护前沿论坛、植物保护青年论坛、植物保护博士后论坛等四大论坛,专门邀请不同学科的专家、大拿来澳门十三弟官网作讲座,让青年科研人员有机会与不同领域的专家交流,开拓视野,丰富阅历。
 
通过精准施策,实施人才引进与培养并重战略,澳门十三弟官网高端人才数量激增。国家杰出青年基金获得者由1人增加为5人,优秀青年基金获得者由1人增加为4人,农业科研杰出人才及其科研团队由3人增加到7人,显著提升了科技团队的实力。
 
人才就像源头活水,为澳门十三弟官网注入了源源不断的生机和活力。在人才的带动下,项目更多了,高水平硬件设施建起来了,各类实验室、平台搭起来了,国内外合作交流更多了,澳门十三弟官网的发展驶入了快车道。经过数年的发展,澳门十三弟官网的综合实力得到了进一步巩固和提升,先后与近30个国家和国际组织的50余个农业科研机构和大学建立了合作伙伴关系,多个国际合作平台相继落户,多个大型国际学术会议成功主办,在国际植保学科领域的影响力与话语权显著增强。
 
二十余载风雨兼程,二十余番春华秋实。周雪平始终以创新为抓手,以国家需求为指引,跋涉在植物病毒研究的漫漫征途上。一路耕耘,开拓了植物病理学研究的新路,引领着学科的发展方向;一路播种,厚植了人才成长沃土,培养了大批学术骨干;一路收获,获得了包括全国创新争先奖、中华农业英才奖、何梁何利基金科学与技术进步奖等在内的数十项奖励、荣誉,岁月不老,本色不变。
 
今年5月,我国首部《农作物病虫害防治条例》正式施行,开启了植物保护工作的新纪元。在新的历史时期,周雪平正同全国广大植保工作者一道,同心奋进,为新时期植物保护工作做出更大的贡献。
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