所庆八十周年专题
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征文欣赏
题记: 为纪念中国科学院昆明植物研究所80周年所庆,本刊编辑部特选出四位与植物所发展至关重要的学者,通过植物学家解释植物的方式,我们提炼植物学人的植物精神,分别用“精神自述”、“风格信息”的形式,在用一两种与学者生涯关键的植物为例,通过“植言志”形式来绘出激励后辈学者的精神图谱。其中,“精神自述”均出自中国科学院昆明植物研究所刊载的各类公开媒体资料以及学者自述论文,在使用时有编辑,特此说明。
植物之《天问》征镒之真意 ——裸一颗心发穷极问 为生态世追求太平 [精神自述] 在中国种子植物区系中,首先应该加以分析的是裸子植物,我们认为现代裸子植物是被子植物的姊妹群,而不是后者起源于前者。尽管被子植物起源稍晚,目前最早的化石发现于晚侏罗纪,但从被子植物演化发展的规模上看,不应晚于三叠纪,并且在现代转占植物界,以及以它为主导的现代陆地生态系统。 在裸子植物中, 特有属最为丰富,几乎皆是地质历史上北极- 第三纪成分的残遗, 起源时间较早,可追溯到白垩纪或更早。被子植物中,中国特有属存在于八纲被子植物的所有纲中,几乎在现代被子植物各个演化阶段均有古老残遗的特有类群存在,同时也不乏新特有类群尤其是在演化的高级阶段的类群。 [风格信息]吴歙浔江为其根 征途本草溯其源 镒金不求荒野路 精励治图真知来 神极山川木徘徊 1916年6月13日他生于江西九江,后足迹遍及扬州、北京、昆明等地,儿时最大爱好是在家里后花园,按照书上所画植物对比花园花草,采集百余份标本。中学毕业,吴征镒考取清华大学生物系,毕业后留系任教。1958年,年逾不惑的吴征镒举家迁往昆明,任中科院昆明植物研究所所长,自此开始了穿梭在“植物王国”的生活。吴征镒倾情植物研究70余载。他的足迹遍布中国各地,成为中国植物分类学、植物系统学、植物区系地理学、植物多样性保护以及植物资源研究的权威学者。 1990-1995年期间,由吴征镒院士主持的“中国种子植物区系研究”,以独创的研究理论、方法和思想,对我国植物区系分布区类型、组成和区系区划分析,摸清了中国植物家底,推动了我国植物区系研究进入一个新的阶段。例如,通过进 一步聚焦于中国- 喜马拉雅植物区系上,通过“区域- 类群- 种系”多尺度,“时间- 空间”相结合,同时整合生命之树、分子系统发育、基因组学等多学科先进方法技术开展区系来源、成分的复杂性及其形成机制的研究,吴先生借此传承和深入研究,取得了新的突破。 2015年6月19日“, 云南吴征镒科学基金会”和“吴征镒研究中心”举行揭牌仪式。“云南吴征镒科学基金会”的宗旨: 发扬吴征镒严谨治学、无私奉献和执着追索的科学精神,奖励为发展中国植物科学事业做出重要贡献的植物学科技工作者,激励中青年植物学科技工作者为建设创新型国家做出新贡献。同时成立的“吴征镒研究中心”,主要对吴征镒先生提出的被子植物“八纲系统”、被子植物“多系- 多期- 多域”起源理论、生物起源以及植物多样性保护与生态系统 持续发展等方面问题开展更加广泛深入的研究。 [植言志] 遗世独立之风骨 纵横八极之精神 银杏纲(Ginkgoopsida)虽然经历了从二叠纪到现在的漫长岁月,但没有分化出其他目, 科级也只有两科,即已绝灭的更古老一些的(Trichopityaceae , 可追溯到早二叠纪)和现存1 种的银杏科(Ginkgoaceae),该科最早化石是在一亿八千万年前的早侏罗世。所以它是一个二型纲 (bitypic class)。 同苏铁纲比,虽二者大致同龄,同具蕨类型的游动精子,但银杏比苏铁在外型和一般解剖特征上更近于其他裸子植物和被子植物,所以我们认为它是种子植物演化主干上的盲枝。而苏铁则虽也是从主干分化,但显然是旁出的一个盲枝,因而将它放在苏铁纲的前面。银杏(Ginkgo biloba )这一树种尽管是一个林奈属林奈种,但在讨论到中国种子植物区系的起源和分化时还不得不大书特书。这是因为近期在中国发现它的最老个体植株,在山东莒县浮来山,历代相传,两千多年前春秋时代齐鲁会盟曾在该树下举行,想见当时已被认为是“神木”。该株胸径达4m,估计树龄在3000年以上。它也是周志炎从中国和世界的古植物学研究中,推导银杏和其他(约6种) 的系统发育树,并指出银杏这一种有可能是原产于中国的。
发学科初心 望植物星空 ——蔡希陶先生植物精神图谱 [ 精神自述]由于研究资源植物学知识靠植物学本身为工具是不够的,要把某种植物的用途明确起来,就必须有化学手段的帮助,要把寻找的有用资源发展扩大起来,就必须有栽培学的兵力共同作战。所以我就东奔西走,乞助于化学及栽培学方面的力量。靠着党的统一领导和各方面同志的帮助,我终于组织了一个有多学科配合作战的队伍,能够适应为开发祖国资源作战了。我们这支综合队伍在短短的二十多年的时间内,横冲直撞于密林深处,攻下了几十种国家迫切需要的资源。我总是说,要植物化无用为有用,也要把我们自己化无用为有用,才对得起党对我们的培养,人民对我们的扶植。我对植物虽有兴趣,可能我并不是因欣赏奇花异卉才对它们发生兴趣的,而是因为我的工作是以它们为对象才接近它们,热爱它们的。居住在城市大厦中很难接近植物,所以我就移樽就教到植物茂盛的山间密林附近去居住和工作。远离城市,工作和生活条件是要差一点的,但是条件是人创造的,我们可以创造条件。 科学研究上最基本的是自然界的对象,我们决不能离开这个基本条件而去侈谈其它辅助条件。不然,我们口口声声赞叹云南植物种类丰富又有什么意义呢? [ 风格信息] 胸有翰墨不中规 从心所欲不逾矩 开风气学科栋甍 入山林筚路蓝缕 辟草莽胼手胝足 见植洞心如下大夫言 侃侃如也 揆植堂奥如上大夫言 誾誾如也 中规中矩成圭臬 俯仰天下一希陶 蔡希陶,男,汉族,谱名中矩,名希陶,字侃如。1911年4月10日(农历1911年3月12日)生于浙江东阳虎鹿镇蔡宅村乐顺堂。1981年3月9日因患椎基动脉血栓在昆明病逝,享年70岁。 蔡希陶先生于1929年9月考入上海光华大学物理系。在上海读书期间,常到姐夫陈望道家,期间深受瞿秋白、李达、夏征农、鲁迅、冯雪峰、胡愈之等革命前辈和文学泰斗的影响。1930年9月,为避军警抓捕,经陈望道推荐,入北平静生生物调查所当练习生。在北平静生所工作期间,该所所长胡先骕先生常派他到北平附近采集植物标本。先生刻苦钻研,自学成才,1931年即与胡先骕合作发表了《四川省唇形花科植物之研究》一文。 1932年2月,蔡希陶先生受北平静生生物调查所的派遣,到云南考察。他走遍了云南的山山水水,历尽艰辛,冒着生命危险,深入边远山区开展植物调查和采集。1932年至1934年间,共采集植物标本21000余号,其中有427个新种和不少云南新记录,揭开了云南 “植物王国”的面纱,为云南植物学研究作出了奠基性的贡献。后与俞德浚先生合译《栽培植物起源》,并发表了豆科、蔷薇科和磨芋属等植物的研究论文。考察期间,蔡希陶先生十分关注少数民族的人情风俗,先后创作了被鲁迅先生誉为“很有气派”的多篇文学作品。1937年7月7日,日本侵略者制造了卢沟桥事变,平津危急,华北危急。北平静生生物调查所所长胡先骕与云南省教育厅厅长龚自知商定建立一个专事调查云南植物,促进云南农林经济事业发展的植物学机构。在各方的支持下,在蔡希陶先生的具体操办下,云南农林植物研究所(昆明植物研究所前身)于1938年在昆明北郊黑龙潭挂牌成立,蔡希陶先生兼任公园经理。1940年春,云南农林植物研究所买下黑龙潭的一块土地选址建立办公室。龚自知命人书“原本山川 极名草木”之所训,刻于大理石,嵌入墙上。1941年办公楼的建成,结束了租借黑龙潭寺宇的局面,初奠云南农林植物研究所之永久基础。其时常带西南联大学生到农林所实习的吴征镒先生在“也是迟来的怀念”一文中把农林所誉为“那时的植物学最高学府”和“旧中国的一个植物分类学活动中心”。 1959年,在年近半百的蔡希陶先生的带领下,一批被他的奉献科学的精神和高尚人格所感染的年轻科技人员和工人,他们自称为“集体的鲁宾逊”,在一个由澜沧江一大支流罗梭江环绕的“葫芦岛”上,用“十八把大刀”披荆斩棘地“双手劈开葫芦岛”,创建了我国第一个热带植物园。在他的领导和身体力行的带领下,这个建立在热带林海和穷乡僻壤的植物园,克服了难以想象的诸多困难,很快地在建园和科研上出成果、出人才,名闻中外。1978年热带植物园升格为中国科学院云南热带植物研究所(中国科学院西双版纳热带植物园前身)。 [ 植言志]希陶木(Tsaiodendron dioicum )是版纳植物园科技人员在对元江干热河谷进行植被调查时发现一种未能定种的大戟科植物,通过与昆明植物所科技人员合作,对其形态学和分子系统学深入研究,确认这种大戟科植物属于风轮桐族下一个全新的属。 2014年8月,当时中科院西双版纳热带植物园在读硕士研究生顾伯健在朱华研究员指导下来到位于红河中游的元江干热河谷生态站进行季雨林植被调查。当时发现这里海拔350-550m的河谷山坡上生长着一种大戟科的灌木,但是始终未能订种。2014-2015年间,其多次与版纳植物园综合保护中心从事植物分类的科研人员谭运洪前往元江对该植物进行野外观察和采样,DNA材料送到昆明植物研究所孙航研究组科研人员周卓博士处进行实验分析。 经分子系统学研究确认,其与热带亚洲广布属白大凤属为姊妹群,系统位置位于铁苋菜亚科风轮桐族,但其雌雄异株、雌雄花近乎单生并着生于退化的短枝上及雌花具花盘腺体等形态特征均与风轮桐族内已知的属无法对应,其应为一从未被描述的新类群。 为了纪念版纳植物园创建者蔡希陶教授对云南植物研究事业所作出的巨大贡献,该种植物被命名为希陶木(Tsaiodendron dioicum Y. H. Tan, Z Zhou & B. J.Gu),属名以其姓氏作为新属的名称,即“Tsaiodendron Y.H.Tan, H. Zhu & H. Sun”(希陶木属)Botanical Journal of the Linnean Society ,2017:184(167-184)。
“正植”品格 时代精神 ——周俊院士植物精神图谱 [精神自述] 生物界是由植物动物和微生物组成的,植物几乎是唯一能进行光合作用的生物,动物直接间接利用植物才得以生存发展,微生物消化植物和动物提供土壤养分,三者缺一不可。自然科学有成千上万的科学门类,我以为最美丽的是植物,研究植物的科学是美丽的科学。 [ 风格信息]炼植入药养吾浩然正气 出南通望丹阳天地通途 周俊,为我国著名植物资源与植物化学家、药用植物化学家,中国科学院院士。5岁入私塾,1946年就读南通中学,同年11月进入丹阳国立社会教育学院附中,1948年就读于国立药专附设的高级药剂职业科。 1958年华东化工学院制药工程专业毕业,志愿到云南从事植物资源和植物化学研究。1986年获“国家有突出贡献的青年专家”称号,1999年当选为中国科学院院士。他共发现植物新化学成分400余个,发表学术论文近300篇,出版专著多部,获多项国家级、省部级奖励。 1954年,还在华东化工学院制药工程专业上学的周俊到内蒙赤峰制药厂毕业实习。仅仅为了降低厂里生产的肥猪粉的生产成本,让更多人用得上这种新东西,他与同学黄以诚凭着一股初生牛犊不怕虎的闯劲,刻苦钻研,勇于创新,终于研究出了用廉价原料代替昂贵试剂改进其生产工艺的方法。为此,他被学校树为了敢想敢做的标兵。这段年轻时的“小事”让周俊坚定了搞科研、出成绩,造福民众的想法。接下来的40多年,他全身心地投入到自己热爱的植物资源和植物化学研究,特别是药用植物资源和化学研究中,并获得了巨大的成功。 早在2006年,他在《植物学在建设创新型国家中的作用》演讲中提到了植物为本的前瞻观点,认为植物学还是用途最广的科学,例如玉米、水稻、水果蔬菜等食品和维生素,棉、麻等纤维和木材,煤炭、石油、植物柴油和植物燃料( 沼气) 等能源,烟、茶、咖啡等满足人们嗜好,胡萝卜素等无毒天然色素,大量天然药物,特别是重大疾病的先导化合物。 带着科学研究改变人类生活的理想,大学毕业的周俊带着满腔热情来到了祖国的西南边疆,从此便在中国科学院昆明植物研究所开始了他长达60多年的研究生涯。1958年9月,周俊从上海到达昆明。当时,中科院昆明植物研究所还只是北京中科院植物所的一个工作站,其设备和人才条件都很差,仅有一个老式旋光仪和一台溶点测定仪,只能做一点油脂和芳香油的初步研究工作。周俊以巨大毅力组建了药用植物化学研究小组,培养和引进人才,购置设备,从无到有地建立了玻璃灯工房、元素分析室,有了药物提取分离设备,到1961年已能分离植物化学成分并鉴定结构。1964年研究室改名为植物化学研究室。周俊一直是植物学家蔡希陶、吴征镒领导的这一研究室的实际学术负责人。他积极在植物资源应用基础研究上大胆提出很多有创造性的见解,作出了很多贡献。 [植言志] 无数科研无眠夜 化作欧缬护梦乡 欧缬草(Valeriana officinalis Linn.)为败酱科缬草属植物,其根入药,主治心神不安,心悸失眠等。目前欧美国家主要用于镇静安眠药物,该药无宿醉作用,已新收录入美国和欧洲药典,欧美市场均有销售,国内未见大量栽培。欧洲产品直接采用欧缬草根粉碎装胶囊使用,美国产品采用粗提物使用。欧美药典多以缬草烯酸(valerenic acid)作为质量控制指标,国内缬草多因缺乏该成分无法进入欧美市场。国内药用的缬草主要有宽叶缬草( V. officinalis L. var. latifolia)、缬草(V. pseudofficinalis C.Y. Cheng et H. B. Chen)、黑水缬草(V. amurensis. Smir. ex Kom.)等,其中宽叶缬草常用作欧缬草用于镇静安眠,据报道在湖北和贵州等地已按GAP规定种植。 欧缬草的镇静安眠临床疗效确切,欧洲应用历史悠久,但有效成分仍有争论。为将欧缬草开发成镇静安眠的功能食品,中国科学院昆明植物研究所周俊研究小组2006年将引自德国的欧缬草种子经栽培引种获得成功,通过扩大栽培已获得缬草干根近100公斤。另外组培快繁也获得成功,现已扩大栽培了4亩。引种栽培的欧缬草经北京大学陈虎彪教授鉴定和本研究组通过HPLC与德国产欧缬草对照分析,均证明为欧缬草(V. officinalis L .)。研究组与云南药物所合作筛选发现,欧缬草乙醇提取物具有温和的镇静安眠和抗抑郁作用。 在昆明植物所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室自主研究课题(P2008-ZZ22)和企业委托课题等项目的资助下,周俊院士指导的博士生王鹏程对引种栽培的欧缬草和国内欧缬草的替代品种宽叶缬草进行了系统的化学成分研究,分离鉴定了80余个单体化合物,其中倍半萜和倍半萜二聚体31个,包括新化合物17个。研究发现,3个倍半萜类化合物在50mg/kg时能显著缩短小鼠悬尾和强迫游泳的不动时间,显示一定的抗抑郁活性。对部分单体化合物进行了神经细胞分化和乙酰胆碱酯酶抑制活性研究,5个化合物显示有AChE抑制活性和增强神经细胞分化活性。
捧真心做学问 人淡泊如香茶 ——孙汉董院士植物精神图谱 [ 精神自述]这些年来我国植物化学的研究水平已向前大大迈出了一步,为世界同行所公认。但从业界和社会常听到,“发现这么多新化合物和发表了那么多文章有什么用?为什么不能多研发几个新药”?这些期望不无道理,从事植物化学(或天然产物化学)的科技工作者,谁不在想研发出新的药物,惠及民生呢?但要按现代医药评价体系研发出一个在临床应用上有价值的、新的天然药物,实属不易,需要多学科的交叉与紧密合作,需要积累,需要时间。我相信,中国有10000余种药用植物资源,有10万种以上临床上有效的中药方剂,广大人民群众对中医药的疗效和传统文化的认同,中医药在我国医药市场上占到了“半壁江山”以及国家对中医药十分重视的今天,我国科技工作者不断研发出有“自主知识产权”的新药,造福人民,只是时间的问题。因此,我国植物化学工作者从我国植物资源,尤其是有特色的植物资源中发现多种多样的新化合物越多越好,在国际上继续有更多的亮点产出越多越好,这也是实现中国梦在天然产物化学的一个重要方面。对科技成果的评价也应是多元化的。30年前,我国在天然产物化学方面有多少亮点工作?有多少新骨架、新结构的天然产物为中国人所发现和所命名的呢?综观当今,中国科技工作者的发现与贡献,在天然产物化学若干领域处于引领地位,是在科技领域实现中国梦的一个方面之一。 [ 风格信息] 出保山入东陆 一生植化济世 辞高黎(山)守元宝(山) 冬凌初显本色 负笈东渡 富贵浮云 为国为民寻二帖(萜) 五味(子)之中解(人生)三味 不惜零落碾作尘 只为香茶故 孙汉董的求学路不算平坦。第一次离开老家云南保山时,他揣着10元钱,独自坐了4天车才到达云南大学。因为没有路费,大学四年他都没回过保山。 大学毕业,成绩优异的孙汉董被分配到中国科学院,准备去北京工作。然而,在有机化学老师竭力推荐下,他被临时调到中科院昆明植物研究所,开启了自己与植物化学半个多世纪的缘分。 1980年,年过40岁的孙汉董远赴日本,研究香茶菜属植物化学。“那时候日本对香茶菜属的研究已经有了20多年的积淀,不管是技术设备,还是研究水平和方法,都有很多值得我们学习的地方。”两年后,孙汉董回国,与国内外同行一道合作研究。 1986年开始,日本的导师再三邀请孙汉董前往日本读博,但孙汉董手头尚有不少课题,未能成行。1988年,年近50岁的孙汉董终于成行。靠着深厚的研究积淀,不到一年他便完成了博士论文答辩。 孙汉董在日本获得博士学位后,导师曾劝他留在日本并许以优厚待遇,但他毫不犹豫决定回来,“人家国家再好,也是人家的。我的事业在中国,我的家庭在中国,祖国养育了我,我必须回来”。 上世纪,河南林州一带食道癌高发,当地百姓用一种名叫“冬凌草”的草药泡水喝,对于治疗食道癌、贲门癌以及咽喉炎等上呼吸道炎症有一定疗效。1975年,河南冬凌草协作组找到孙汉董,开始合作研究冬凌草。半年后,孙汉董和同事们发现了冬凌草的主要活性成分——二萜类化合物冬凌草甲素和冬凌草乙素。目前,以孙汉董的基础研究为依托开发的冬凌草药物,年销售额高达四五亿元。 从1975年开始研究冬凌草素,到发现更为有效的毛萼乙素,孙汉董团队研究香茶菜属已经43年。由于香茶菜属植物分布广泛,从海拔几百米到4300米范围内,都留下了孙汉董团队探索的足迹。 “全世界一共研究了79种香茶菜属植物,我们研究组就研究了67种。全世界从该属植物中共发现了1200多种新的二萜类化合物,其中有900 多种是我们发现的。在香茶菜属植物化学这个小领域里,我们可以自豪地说是世界研究中心。”孙汉董说。 上世纪末,孙汉董团队开始了对五味子的研究,“五味子在传统中药中运用极为广泛,但过去因条件所限,对其有效成分所知也有限。”五味子科植物在我国一共有30多个种,孙汉董研究团队已经系统研究了24个种,发现了500 多种新化合物,特别是发现了结构新颖的五味子降三萜类化合物,为相关研究开辟了新的领域。 对五味子化合物的应用价值,孙汉董说:“研究中,我们首次发现了五味子活性化合物的一种衍生物具有强抗艾滋病病毒的活性,并且活性强、毒性低、易工业化生产,目前在国家重大新药创制项目的资助下,正开展临床前的相关研究。” [ 植言志] 品植物“五味” 解人生三味 我国是世界上五味子科植物资源最丰富的国家,全世界该科植物总计约有50种,我国就有近30种。近年来,孙汉董带领研究组,从五味子科植物中发现了一系列结构新颖的三萜化合物,从18个种里,共发现了800多个新化合物,在国外著名专业杂志上发表论文70余篇,突破了原来对五味子科植物化学成分的认识,引起了国内外同行的广泛关注。 孙汉董院士曾在公开演讲中多次为中国中医未来把脉,介绍中国从根本上做大做强中药的关键路径:从1940-2014年的70余年间,FDA等组织共批准了175个新的抗癌药物,其中天然产物或与天然产物密切相关的药物共131个,占到了75%。近些年来,针对天然产物的一些新的研究内容已然兴起,如通过对天然产物的生物合成研究,阐明其生物合成机制,通过合成生物学的途径合成天然产物或“非天然的天然产物”被认为是发现结构新颖、功能性新化合物的有效途径之一;又如基因组挖掘(genome mining) 是以基因簇序列为指导的天然产物发现新策略,同时还能直接将天然产物结构与合成途径关联,方便进行生物合成和组合生物合成研究等等。这些新的研究内容在我国也得到了较快的发展。 孙汉董认为,对于天然产物化学工作者来说,中医药和民族药是中国天然药物研发的“根”,是能不断研发出疗效明确、惠及民生好药的重要源泉,所以应倍加重视。如何念好“中国天然产物”这本经?要根据其自身的平台、资源和人才等来决定其相对长期的研究方向,没有必要都挤在一座“独木桥”上,应该选择多通道去探索、去发展,才能呈现中国天然产物化学多方面、精彩纷呈的发展格局。 |
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