“LorMe青年”：守護“根際王國”的健康

韋中，1985年出生，安徽臨泉人，南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院教授、博導。國家自然科學基金杰出青年項目獲得者，目前主要從事植物根際微生態(tài)與進化、土壤生物健康調(diào)控、農(nóng)業(yè)廢棄物生物高值化利用等方面的研究和應(yīng)用。

“根際王國”的危機

不管是參天的大樹，還是低矮的小草，植物生長都需要將根系深深地扎進土壤汲取養(yǎng)分和水分。根際就是受植物根系活動影響，在物理化學和生物特性上不同于土地土壤的那部分微環(huán)境。根系向根際輸入大量的光合作用產(chǎn)物，也就是根系分泌物，根際有大量的微生物，微生物的活動也特別活躍。所以，根際便是土壤微生物、植物根系以及環(huán)境所形成的一個獨特的微生態(tài)系統(tǒng)。

打個比喻，植物根際好比是一個王國，王國中有身份不同、分工不同的微生物個體，如細菌、真菌、病毒（噬菌體）等生物，它們性格各異、本領(lǐng)不同。它們之間相互影響，有的相互協(xié)作，有的互為敵友，有的糾纏不清，時刻都在圍繞著它們的城堡——植物根系，上演著各種各樣的故事。

近些年，隨著集約化生產(chǎn)的推行、化肥和農(nóng)藥的大量使用，土壤在保持著高負荷運轉(zhuǎn)的同時，生物功能也隨之退化，微生物之間互作關(guān)系的紊亂給了病原菌“可乘之機”，根際王國結(jié)構(gòu)的失衡致使土傳病害頻發(fā)。根際環(huán)境不斷惡化，嚴重阻礙了植物正常的生長發(fā)育。

2021年6月，“西部百強縣”之一的成都大邑縣的一處農(nóng)場，農(nóng)戶近200個大棚的西紅柿近乎絕收，罪魁禍首就是土傳病原菌茄科勞爾氏菌，也叫青枯菌。青枯菌是一種典型的土壤生物障礙因子，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)廣泛分布，在我國南方地區(qū)發(fā)生嚴重，它能夠侵染番茄、馬鈴薯、煙草等重要經(jīng)濟作物和糧食作物，導致植株大面積枯萎死亡，在嚴重危害糧食安全的同時也給世界經(jīng)濟帶來巨大損失。

韋中和南農(nóng)LorMe（Lab of rhizosphere Micro

-ecology）實驗室的小伙伴們所做的工作就是以“LorMe青年”的力量，努力守護“根際王國”的健康，防止土壤病原菌的侵染。

讀小學初中階段，韋中的家里有幾塊地專門用來種西瓜。這是當?shù)剞r(nóng)村一個重要的收入來源。韋中常聽家里人說，種西瓜要換茬，就是說一塊地不能連續(xù)種西瓜，必須種一年換一年。如果不換茬，就會發(fā)生連作障礙，西瓜減產(chǎn)。這給他留下了深刻的印象。后來考上南京農(nóng)業(yè)大學，就讀農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)，從專業(yè)課上慢慢接觸、學習到土壤、植物營養(yǎng)等知識，他發(fā)現(xiàn)專業(yè)課題的方向就是他小時候家人和村民們種西瓜時遇到過的問題。

2020年6月，Nature Climate Change發(fā)文表示，到2050年全世界可能都會面臨著土傳病害的侵染風險。如果我們不重視土傳病害的問題，未來幾十年，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)可能面臨著一個重大的挑戰(zhàn)。

2017年，韋中和實驗室團隊就做了一個調(diào)查，發(fā)現(xiàn)全國大部分地區(qū)都有青枯菌病害的報道，尤其是南方非常嚴重，并且這一病害有向東北和西北地區(qū)擴散的趨勢。除了它的分布范圍比較廣，它的寄主范圍也特別多，在我國就有近百種寄主，包括常見的番茄、辣椒、茄子、生姜、花生等幾十種重要經(jīng)濟作物，危害非常大。

“根際王國”的“阻擊戰(zhàn)”

土傳病害的防控并不容易，要解決這一問題，還需要聚焦在根際。根際微生態(tài)調(diào)控是土壤生物障礙消減領(lǐng)域的前沿熱點，因為根際是土壤病原菌入侵的“必經(jīng)之路”，是有益菌抑制病原菌入侵的“第一戰(zhàn)場”。

青枯病入侵植物有三個階段：第一個階段是從土體到根表，第二個階段是從根表到根內(nèi)，第三個階段是從地下根系到地上各部位。這個過程就像《扁鵲見蔡桓公》里扁鵲對蔡桓公說過的三句話：“君有疾在腠理”“君之病在肌膚”“在骨髓，司命之所屬”。對于植物來說，根際階段就是在“腠理”。這時候植物還非常健康，對根際微生態(tài)環(huán)境進行調(diào)控就有可能解決病害問題。所以，韋中和實驗室團隊認為土傳病害的防控決勝戰(zhàn)場就是在根際。

根際“阻擊戰(zhàn)”并不容易，因為根際微生態(tài)環(huán)境非常復雜。根際的細菌、真菌、病毒、原生動物等形成了復雜的生態(tài)互作網(wǎng)絡(luò)，也受到周圍環(huán)境的影響。

在病原菌入侵植物根際的過程中，哪些土壤微生物發(fā)揮著重要作用，它們在做什么？它們形成了什么樣的互作關(guān)系？什么是健康的根際微生態(tài)？怎么樣才能更好地抵御病原菌的入侵呢？這些都需要了解，而后才能更好地進行根際調(diào)控來實現(xiàn)植物的健康。

一切都需要回到田間，問題在田間出現(xiàn)，答案也一定藏在田間。

他們在進行田間調(diào)查的時候常常發(fā)現(xiàn)，在發(fā)病非常嚴重的情況下，依然有一些植物非常的健康。

為什么這些植株能夠保持健康？是它們自身免疫的差異，還是它們所生活的環(huán)境中的微生態(tài)環(huán)境不一樣？是土壤中的病原菌數(shù)量不同，還是它的根際菌群不同？

研究，需要更多的樣本。

為采樣，韋中跑遍廣西、江西、云南、湖南、福建、安徽、江蘇等地，常常是坐高鐵到鎮(zhèn)上，而后由基地的老鄉(xiāng)直接帶到田間地頭。到了那里就開始采樣，裝箱后再由老鄉(xiāng)送到火車站或者機場，直接返程。

在機場過安檢的時候，工作人員時常對于韋中攜帶的又是泥土又是番茄的特殊行李充滿詫異：這是干什么用？

在南京市，韋中常去的是麒麟鎮(zhèn)鄉(xiāng)下。那時候韋中還在讀博，麒麟鎮(zhèn)的道路交通情況還不算太好，常常晴天一身灰雨天一身泥。韋中一周去一趟，時常一大早乘公交車到達那里。有時候，常與他打交道的農(nóng)民李大哥開著面包車來接他，而后下地采樣。有一次，活忙完了，李大哥準備回去吃早飯，問韋中吃了沒有，一聽韋中也沒有吃早飯，就邀請他一起吃了一頓清湯面疙瘩。至今，韋中對這頓清湯面疙瘩記憶深刻。

自2012年6月博士畢業(yè)成為南農(nóng)的一名青年教師，到2015年發(fā)表相關(guān)研究論文，這段時間內(nèi)韋中基本沒發(fā)表其他論文。雖然沒有太焦慮，但心里總是有件事懸著，他會在心里對自己說：“怎么不發(fā)文章？抓緊時間發(fā)文章呀?！?/p>

可寫論文和科研一樣，需要一點一點厘清研究思路和方向。

初心是什么——你需要回答這樣一個問題。你提出的現(xiàn)象很有意思，但是需要建立在學科背景之下，要有理論的支撐。如果不能把思考的點轉(zhuǎn)化為理論，讓相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜乙豢吹骄鸵庾R到這是核心的科學問題，就不算成功的論文。這個過程就像米開朗基羅把大衛(wèi)從大理石中一點一點尋找、雕刻出來。

在研究期間，韋中因為學術(shù)交流活動結(jié)識了荷蘭烏特勒支大學的Alexandre Jousset博士，他對韋中的研究項目也感興趣，時常郵件往來討論。為了回答對方的一個問題，韋中會寫上十幾頁的內(nèi)容，將他的研究思路、做法等詳細匯報。這是韋中對待科研的一貫態(tài)度，他非常重視學術(shù)交流，在研究的過程中不管遇到怎樣的問題，一方面需要獨立思考，另一方面一定要積極主動地和相關(guān)領(lǐng)域或不同領(lǐng)域的研究學者交流，從不同角度評估自己工作的不足和工作的亮點，開拓并完善自己的研究思路?！案畎舻娜藢W習才能進步得快！”韋中對他的研究生們也常這樣說。

思路越來越明確，實驗也越來越順利?；谝幌盗械难芯亢桶l(fā)現(xiàn)，在韋中的組織帶領(lǐng)下，“LorMe青年”們提出了定向調(diào)控形成競爭制衡型根際微生態(tài)、消減土壤生物障礙的策略，核心思路就是增強根際土著菌群競爭力，做法分為三步：外源引入有益菌群、為有益菌精準匹配益生元、病原菌（噬菌體）協(xié)同提升有益菌——讓各菌群之間既競爭又制衡，形成了“根際王國”健康、良性發(fā)展的生態(tài)。

這些技術(shù)在江蘇南京、泰州等核心基地集成示范后，已經(jīng)在全國12個省20多個地區(qū)推廣應(yīng)用。韋中的家鄉(xiāng)安徽臨泉縣地方政府一期投入600萬元，重點支持解決生姜青枯菌生物障礙難題，助力生姜產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展和鄉(xiāng)村振興。

韋中在Nature Biotechnology、Nature Microbiology等國際著名期刊上發(fā)表論文90余篇，入選全球2%頂尖科學家。

“盡管很難，我們總要努力去做做看。”這便是韋中的心聲。

守護“根際王國”的健康，培養(yǎng)更多的“LorMe青年”

科技成果的突破也助力人才的培養(yǎng)和團隊的建設(shè)。近些年，LorMe實驗室團隊研究生獲得江蘇省優(yōu)博、植物營養(yǎng)學會優(yōu)博和省自然科學百優(yōu)論文7篇次，團隊成員分別入選江蘇省優(yōu)青、卓越博士后、“雙創(chuàng)”博士。

LorMe實驗室的全稱是微生態(tài)與根際健康實驗室。韋中為LorMe實驗室創(chuàng)設(shè)了公眾號，意圖打造一種氛圍和文化——它是大家共同的一個平臺，傳播的是實驗室的科學研究。每一位加入LorMe實驗室的人，都要先讀公眾號的文章?；蛘撸哑匠ｉ喿x的不管是英文的還是中文的學術(shù)文章，用自己的語言提煉、總結(jié)出來，寫成簡短文章，刊登于公眾號。這既訓練了學生的寫作能力，又在其中展示了實驗室科研的進展。

依托公眾號平臺，韋中還推出環(huán)境土壤生物健康LorMe云講堂，目前已經(jīng)邀請世界范圍內(nèi)100多位的學術(shù)大咖為學子們講述各自的研究、學術(shù)故事等。

韋中認為，自己是科技工作者，首先是一名大學老師。在科研的過程中培養(yǎng)人才，尤其是具有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的人才，是大學老師的核心工作。因為隨著時代的發(fā)展，新的問題一定會不斷地出現(xiàn)，而新問題的解決單純依賴之前的思想和技術(shù)是不夠的，往往需要具有創(chuàng)新精神的人提出理論和技術(shù)方案。

“在這方面，我覺得是問心無愧的?！表f中說。

LorMe實驗室做的是前沿研究，隨著時代發(fā)展，解決農(nóng)業(yè)上的問題、生物方面的問題會成為世界范圍內(nèi)的重大需求和熱點。LorMe實驗室在這方面既有理論上的研究，又有實際應(yīng)用，為消減土壤生物障礙和培育健康土壤開辟了根際微生態(tài)調(diào)控新途徑，為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和糧食安全提供了理論與技術(shù)支撐，解決的是“卡脖子”難題。對此，韋中充滿了自豪感。

對話

《風流一代》：你的實驗室很有特色，管理、運營這樣一個實驗室，你會去看管理類的書籍嗎？在管理方面有些什么樣的心得？

韋中：沒有特別看過管理類書籍。如果說有心得，我一直研究微生物生態(tài)，從觀察微生物生態(tài)系統(tǒng)得到的啟發(fā)，可以拓展到人類的各種生態(tài)關(guān)系中去。生態(tài)系統(tǒng)是一個龐大的網(wǎng)絡(luò)，生物之間都是相互依存的關(guān)系，沒有單獨生存的生物。所以，管理團隊也是這樣，必須廣納人才、集思廣益，團隊才可以良性發(fā)展、做大做強。在科研工作中，我也是采用這樣的思路，不僅要學習國內(nèi)的先進知識和思想，也要學習國外的先進知識和思想，這樣才能取得突破和進展，鍛造出創(chuàng)新性思維和能力。

《風流一代》：你的實驗室培養(yǎng)了很多人才，在培養(yǎng)人才方面，你有什么樣的心得？

韋中：這是我很重視的一項工作，也是我的核心工作。我的成長受到很多老師的影響，所以我也想為學生盡力做些事情。對每個加入實驗室的學生我都會說一句話：“走上研究生這條路，絕不是讓你在學生期間就能研究出造福人類的成果，而是讓你掌握造福人類的技能：質(zhì)疑、實干、科學、創(chuàng)新?！痹谒麄儗ρ芯糠较蚋械矫悦r，我會給予思路上的指導；在他們實驗中遇到困難時，我會幫助他們解決一些實際問題。

《風流一代》：未來，你有什么樣的工作設(shè)想？

韋中：我把根際形容為植物的“腸道”，在我們?nèi)庋劭床灰姷牡胤剑H微生物做著很多工作，尤其是與病原菌之間的斗爭，這些斗爭驚心動魄，我稱之為“根際大戰(zhàn)”。未來，我想要做一系列科普，把實驗室的研究用通俗易懂的方式普及給大眾。為這個工作計劃，我現(xiàn)在花很多時間去閱讀，除了人文社科類、文學類書籍，還收集了很多資料。這樣的科普一定要走出實驗室的“象牙塔”，內(nèi)容和形式要接地氣，大眾易接受。