林學(xué)路上追夢人
——記中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所樹木生理學(xué)首席專家羅志斌

□ 徐芳芳

全球經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對生態(tài)系統(tǒng)在很大程度上造成了破壞，隨之而來的是各種各樣的環(huán)境問題。近年來，世界各國在發(fā)展經(jīng)濟的同時也在想盡辦法解決環(huán)境問題，其中植樹造林是最典型的環(huán)保方式之一。然而，隨著人類活動對環(huán)境影響的加劇，重金屬污染、養(yǎng)分不足、鹽漬化等不利于林木生長的逆境脅迫問題日益嚴(yán)重。逆境脅迫已導(dǎo)致嚴(yán)重的林分衰退，甚至大面積森林死亡。因此，闡明林木響應(yīng)逆境脅迫的抗性生理機制，并在此基礎(chǔ)上培育抗性林木顯得尤為必要和緊迫，是我國現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的國家需求。

為響應(yīng)國家需求，中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所樹木生理學(xué)首席專家、研究員羅志斌多年來一直從事樹木適應(yīng)逆境的生理與分子機制方面的研究工作。他帶領(lǐng)研究團隊以楊樹為研究對象，在鎘等重金屬污染方面開展深入系統(tǒng)的研究，取得了突出成果。研究成果獲得了國際同行的積極評價，顯著提升了我國樹木抗逆生理學(xué)研究在國際上的影響力。2019年，羅志斌因在樹木生理學(xué)研究領(lǐng)域的突出表現(xiàn)入選國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。

機緣巧合之下的林學(xué)之路

羅志斌

在考上大學(xué)之前，羅志斌從沒想過會從事與樹木相關(guān)的工作。他出生于湖南省湘鄉(xiāng)市的農(nóng)村，中學(xué)時代因為身體不好飽受打針吃藥之苦，所以那時候他的夢想是當(dāng)一名醫(yī)生。1993年，羅志斌高考后被中南林業(yè)科技大學(xué)（原中南林學(xué)院）林學(xué)專業(yè)錄取，由此步入林學(xué)之路。

在真正了解林學(xué)之前，羅志斌也有過迷茫。這份迷茫不單單體現(xiàn)在他個人身上，也體現(xiàn)在當(dāng)時多數(shù)林學(xué)專業(yè)學(xué)生的身上。樹木對于農(nóng)村的孩子是再熟悉不過的“伙伴”，在他們的意識里，林學(xué)不就是栽樹、挖樹、砍樹嗎，這有什么可學(xué)的？然而，當(dāng)羅志斌真正深入到這一學(xué)科后才發(fā)現(xiàn)，原來在他們眼中非常普通的一棵樹可大有學(xué)問。供樹木生長的土壤環(huán)境、營養(yǎng)物質(zhì)、樹木的生理代謝過程等，都有很多奧妙。他的本科班主任劉云國曾留學(xué)于日本，從事的研究方向是林學(xué)領(lǐng)域的樹木生理學(xué)，有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度和寬廣的國際視野。班主任的教學(xué)和引導(dǎo)對羅志斌走上科研道路起著決定性作用?！霸诖髮W(xué)剛開始時，我沒想過以后會做研究工作。一切的轉(zhuǎn)機來自我的班主任。我記得第一次跟劉老師見面，他跟我們講他留學(xué)時的見聞，講他在做研究中的感受和體會，他的這些見聞和感受感染了我。我第一次感受到原來研究林木竟然可以這么有趣，學(xué)習(xí)林學(xué)專業(yè)也可以出國深造，還可以成為科學(xué)家。從此，我對學(xué)習(xí)林學(xué)及做科學(xué)研究有了憧憬和向往。”羅志斌說。

不管對未來有著怎樣的憧憬都必須立足于實際情況。21世紀(jì)前后，一個農(nóng)村家庭供一個大學(xué)生讀書本身就是一件比較困難的事情，考慮到自己家庭的實際情況，羅志斌大學(xué)畢業(yè)后并沒有馬上選擇讀研究生?！爱?dāng)時的計劃是先賺夠讀研究生的錢再接著讀書。”1997年，大學(xué)畢業(yè)后，他進入了廣西林業(yè)勘測設(shè)計院擔(dān)任助理工程師。3年后，他考入西南林業(yè)大學(xué)（原西南林學(xué)院）攻讀生態(tài)學(xué)碩士學(xué)位，師從馬煥成教授，主要從事西南干熱河谷地區(qū)植被恢復(fù)研究。

由于有了社會工作經(jīng)歷，他更加珍惜來之不易的校園學(xué)習(xí)機會。他如饑似渴地學(xué)習(xí)，提高和完善自己，生怕浪費時間。為了提高英語口語，他每個周末傍晚往返騎行近20公里到英語角找外國人練習(xí)口語。為了照顧好溫室里的試驗樹苗，獲得準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)，他碩士期間都沒有回家過年。春節(jié)，當(dāng)闔家團圓之時，他卻奮戰(zhàn)在溫室和自習(xí)室，方便面成了他的干糧。他打趣說，現(xiàn)在一想起方便面的味道，還想吐，當(dāng)時真是吃得太多了。出差的路上、溫室大棚里、自習(xí)室里都留下了他忙碌的身影。功夫不負(fù)有心人，在2002年，他以優(yōu)異的成績提前一年完成碩士階段的學(xué)習(xí)。他在碩士期間的卓越表現(xiàn)，讓他導(dǎo)師的合作伙伴，德國哥廷根大學(xué)樹木生理學(xué)家Andrea Polle教授對他印象深刻，因此邀請他前去繼續(xù)深造。此后，他順利進入了擁有40多位諾貝爾獎得主的世界百強名?！聡缤⒏髮W(xué)，攻讀博士學(xué)位。

博士期間，羅志斌利用先進的設(shè)備、優(yōu)良的科研環(huán)境，更加刻苦地鉆研，他的心中只有一個信念，一定要學(xué)到真本領(lǐng)。周末，德國同事們都休息了，實驗樓里靜悄悄的，只有他在忙著做試驗。他調(diào)侃說：“我喜歡周末做試驗，因為不用排隊等儀器?！庇幸淮?，做完試驗已經(jīng)晚上10點多了，天還下著很大的雪，饑腸轆轆的他小心翼翼地在積雪的路上騎行，在下坡的時候狠狠地摔了一跤，好一陣都爬不起來。第二天，一瘸一拐的他繼續(xù)做試驗。他的勤奮和鉆研讓他在科研上取得了可喜的成績。在博士期間，他以第一作者發(fā)表四篇SCI論文，其中兩篇論文的影響因子超過8。同時，他多次在國際會議上作口頭報告。這些成績的取得，讓他的科研之路走得越來越堅定、越來越寬廣。他對未來的職業(yè)也有了越來越清晰的規(guī)劃。2006年，博士畢業(yè)后，為了完成后續(xù)試驗，羅志斌在德國哥廷根大學(xué)開展了博士后研究工作。2008年，他獲得了美國大學(xué)的邀請，但他毅然選擇回國，去西北農(nóng)林科技大學(xué)工作。

探究樹木抗鎘等重金屬的生理機制

回到國內(nèi)，自立門戶，自己帶團隊，自己申請科研項目，對每一位科研人員來說都是挑戰(zhàn)。從學(xué)生到導(dǎo)師的身份轉(zhuǎn)變，很多事情需要站在更高的高度，具備更遠(yuǎn)的眼光。剛開始時，科研選題一度困擾著羅志斌。因為科研選題既要了解當(dāng)時國家的現(xiàn)實需求，又要結(jié)合自己的專業(yè)特長，解決生產(chǎn)實際中的重大問題。經(jīng)過深思熟慮，他決定發(fā)揮自己在林木逆境脅迫研究方面的專業(yè)優(yōu)勢，以我國六大樹種之一的楊樹為研究對象，深入研究楊樹在逆境條件（重金屬、養(yǎng)分和鹽脅迫）下的生理與分子響應(yīng)機制。

羅志斌發(fā)現(xiàn)，篩選出的楊樹對有毒重金屬鎘有很強的富集能力；與草本植物相比，楊樹具有生物量大、根系發(fā)達、可多年積累等優(yōu)良特性，對修復(fù)重金屬污染土壤有廣闊的應(yīng)用前景。這個發(fā)現(xiàn)打開了他在林木修復(fù)重金屬污染土壤研究方面的大門。如是，他就想，鎘作為非必需的劇毒元素，楊樹轉(zhuǎn)運和積累鎘的生理與分子機制是什么呢？能否在楊樹中發(fā)現(xiàn)一些關(guān)鍵基因，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出鎘等重金屬富集能力更強的楊樹新品種，高效地修復(fù)鎘等重金屬污染土壤呢？帶著這些疑問，他沿著這個研究方向做了多年深入的研究。2009年非損傷微測技術(shù)從美國傳入中國不久，羅志斌團隊就學(xué)習(xí)和掌握了此項新技術(shù)，運用它研究了楊樹根尖吸收鎘離子的時空動態(tài)，提出了楊樹根尖頂端吸收鎘離子速率最快的新觀點，打破了根毛區(qū)吸收鎘離子速率最快的傳統(tǒng)認(rèn)識。他的研究成果發(fā)表在植物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的知名期刊Physiologia Plantarum上，目前被SCI引用100余次。

團隊合影

在2008年至2015年期間，羅志斌在西北農(nóng)林科技大學(xué)帶領(lǐng)科研團隊，求真務(wù)實，不斷在科研上取得突破，發(fā)表高水平論文19篇，其中兩篇論文被基本科學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫ESI收錄為1%高被引論文。除此之外，他還培養(yǎng)了20余位碩士和博士研究生，他培養(yǎng)的研究生先后獲得了國家勵志獎學(xué)金、校長獎學(xué)金，陜西省優(yōu)秀博士畢業(yè)論文等。

2015年，羅志斌因工作調(diào)動進入中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所。平臺變了，但他對于科研的執(zhí)著追求、對培養(yǎng)學(xué)生的熱情絲毫沒有改變，反而成為他再次追求科研高峰的動力。2016年，他比較分析了草本植物與樹木積累重金屬的差異，研究結(jié)果在Biotechnology Advances（影響因子12.8）發(fā)表了綜述性論文。目前該論文被SCI引用近80次。

創(chuàng)新提高林木對污染土壤的修復(fù)能力

在重金屬尾礦區(qū)考察和收集抗性楊樹種質(zhì)

在植物中，谷胱甘肽是鎘等有毒重金屬的重要螯合劑。早在20世紀(jì)90年代初，研究人員就已發(fā)現(xiàn)它在植物鎘抗性中起著重要作用。通常認(rèn)為，谷胱甘肽主要通過清除鎘誘導(dǎo)的活性氧，降低過量活性氧引起的毒害；同時，谷胱甘肽與鎘形成螯合物，降低鎘的生理毒害。近年來，有研究發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽還調(diào)控了植物對鎘的轉(zhuǎn)運和積累過程，但其生理調(diào)控模式一直不清楚。羅志斌團隊通過深入研究，提出了抗性基因超表達的楊樹通過增強谷胱甘肽合成，促進鎘積累的生理調(diào)控新模式，為利用基因工程提高樹木鎘積累能力提供了新途徑。

在林業(yè)生產(chǎn)實踐中，森林土壤中外生菌根真菌可與宿主林木根尖形成外生菌根，改變宿主林木對逆境脅迫的抗性。菌根真菌能提高宿主林木的鎘積累能力。已有研究發(fā)現(xiàn)菌根真菌的這種促進效應(yīng)存在3種作用機理：首先，菌根真菌分泌物能改變根際土壤的理化性質(zhì)，增強鎘的移動性；其次，菌絲套增加了外生菌根的吸收面積，增強了鎘的

吸收；最后，菌根真菌可改善宿主林木的氮磷養(yǎng)分和水分狀況，增強光合作用等生理過程，提高宿主的鎘抗性。這3種作用機理在生理水平上解釋了菌根真菌如何增強宿主鎘積累，而在分子水平，相關(guān)研究一直處于空白。

羅志斌團隊利用楊樹與卷邊網(wǎng)褶菌（Paxillus involutus（菌株MAJ））形成的外生菌根進行深入研究，揭示了菌根真菌誘導(dǎo)楊樹鎘轉(zhuǎn)運與解毒相關(guān)基因表達，增強鎘抗性的新機理，為進一步提高楊樹對鎘污染土壤的修復(fù)能力提供了高效途徑。該項研究成果得到國際同行的積極評價。世界知名的林木菌根生物學(xué)家Szuba在林學(xué)領(lǐng)域的主流期刊Forest Ecology and Management上發(fā)表的綜述中指出，該成果在轉(zhuǎn)錄水平比較分析了菌根和無菌根楊樹中相關(guān)基因的表達，提出了外生菌根真菌誘導(dǎo)楊樹增強鎘抗性的調(diào)控新機制，在外生菌根真菌與楊樹互作研究中，研究主題和研究方法都處于領(lǐng)先水平。

至今，羅志斌團隊的部分研究成果已推廣到林業(yè)生產(chǎn)實踐當(dāng)中，其應(yīng)用前景十分廣闊。他篩選出的對鎘等重金屬積累能力強的楊樹，在礦區(qū)污染土壤的修復(fù)治理中，取得了良好的效果。目前，他帶領(lǐng)科研團隊正在對楊樹富集鎘等重金屬的關(guān)鍵基因進行功能研究，有望培育鎘等重金屬積累能力更強的林木，應(yīng)用于污染土壤的修復(fù)治理。另外，將谷胱甘肽/外生菌根真菌加入基質(zhì)，制作成菌肥，施加到鎘等重金屬污染土壤中，也可進一步提高污染土壤的林木修復(fù)效率。

對于取得的成績和榮譽，羅志斌非常淡定。目前，他堅持每天早上六點起床跑步，風(fēng)雨無阻；每周七天的工作時間，每周一次的課題組例會，雷打不動；晚上十一點從辦公室回家，十余年如一日。他堅定地說：“我只是成千上萬林業(yè)科研路上的追夢人之一，我需要懷揣夢想，繼續(xù)用自己的努力和專業(yè)知識為我國林業(yè)科研事業(yè)做出更大的貢獻。”

樹木除了在現(xiàn)實生活中的作用之外，在中國人的精神生活中也占有不可或缺的地位。從古至今，人們往往喜歡以樹言志，借樹喻人。楊樹代表著堅韌不拔、無畏困難，恰恰契合了羅志斌身上的品質(zhì)。他從事研究10多年以來，風(fēng)雨悉數(shù)走過，對科研的激情與憧憬絲毫未減。至于未來，是風(fēng)是雨是晴天，又有什么關(guān)系呢？