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痛悼!长沙籍中国科学院院士陈文新逝世

2021-10-08   湖南频道

      记者从中国科学院院士陈文新的家属获悉,陈文新院士于2021年10月7日在北京逝世,享年95岁。

      陈文新院士是我国著名的土壤微生物及细菌分类学家,祖籍浏阳市镇头镇土桥村。

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1954年,陈文新在苏联季米里亚捷夫农学院与导师费德洛夫(左三)及其他研究生在一起

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1984年,在海南省五指山采集根瘤菌

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1951年,毛泽东给陈文新的来信

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抗日战争时期,章寿衡老师(右四)带领陈文新(左三)前往国立第十一中学求学


      作为我国著名的土壤微生物及细菌分类学家,陈文新院士在根瘤菌这条“既艰辛耗时又偏僻生冷”的研究道路上,数十年踏遍青山,采集、研究根瘤菌,让这种看不见的微生物为人类做出大贡献。她一手创立的“中国农大根瘤菌研究中心”成为我国现代根瘤菌分类学的开拓者,引领我国的根瘤菌分类研究进入世界先进行列。

      陈文新,土壤微生物及细菌分类学家。湖南省浏阳县人,1926年9月23日出生于革命烈士家庭。1948年考入武汉大学,1954年到苏联季米里亚捷夫农学院留学,1958年获理学副博士学位回国,在北京农业大学工作至今。自20世纪70年代起,陈文新开始从事根瘤菌-豆科植物共生体系研究,历经30余年,完成了全国范围内豆科植物结瘤情况调查,发现了一批珍贵的根瘤菌种质资源,建立了目前世界菌株数量最大(12000余株)、宿主种类最多的根瘤菌菌库。先后主持国家科委、国家自然基金委一系列课题及国际合作项目,其成果获省部级一、二等奖6项,并获2001年度“国家自然科学二等奖”。2001年当选中国科学院院士。2009年被授予新中国成立60周年“三农模范人物”。


      辗转求学,烈士遗孤自图强

      1926年9月23日,陈文新出生在湖南浏阳镇头镇炭坡。其父陈昌(字章甫)是中国共产党早期湖南学运和工运的领导者之一,曾参加北伐战争、南昌起义,也是毛泽东当年在湖南第一师范求学时的同窗挚友。

      1917年,陈昌与毛泽东同在湖南一师附小任教,同住长沙青山祠,一锅吃饭,亲如一家。1920年毛泽东和杨开慧的婚事,也由陈文新的母亲毛秉琴一手操办。

      不幸降临,1930年初,陈昌同杨开慧一起惨遭反动派杀害。

      从此,母亲毛秉琴一人艰苦求生,抚养姐妹三人。父亲牺牲前对母亲的唯一嘱托是:“好好抚育三个女儿,继承父志”。母亲含辛茹苦,千方百计让三个女儿多读点书,她知道有了知识、有了本领才能自立于社会。

      早早识得人间艰辛的陈文新从小就学会上山拾柴火,下水捞鱼虾,种菜、养猪、抬土、担粪,样样农活都干过。白天,她跟着在小学教书的大姐上学,晚上则伴着妈妈的纺车借着微弱的灯光学习。大姐的小学只有四年级,没有高小。为了能继续读书,大姐带着她跑遍了长沙、浏阳,寻找可以免费借读的学校。这样,从高小到初中五年的课程,她只断断续续读了三年。

      这时,侵华日军进犯湖南,长沙学校大举外迁。1942年,陈文新远赴武冈战时中学——国立第十一中学求学。这所中学名师荟萃,德高望重的老师们诲人不倦的精神给她留下了深刻印象,成为她终身学习的榜样。

      1945年抗战胜利,陈文新高中毕业回到家乡教了两年小学,她把工资积攒起来,于1948年考入武汉大学,靠勤工俭学维持学习。

      进入武汉大学,陈文新选择了农学院的农业化学系,当时她是出于两个考虑,“第一,我是农村长大的,对农村和农民的情况比较了解,觉得中国的农民很苦,农业比较落后,所以想学农;第二,我上中学的时候比较喜欢数学、化学,所以报了农业化学系。”陈文新回忆说。

      当时学农的学生不多,整个农学院只有两个年级(农学院1947年开始招生),30多名学生,而陈文新所选择的农化系只有5个人。

      第一堂课上的是著名植物生理学家石声汉教授讲授的《植物生理学》,“石老师在黑板上画了一株有根、茎、叶和花的向日葵,画得很漂亮,给同学们仔细地讲植物的生理过程。”这堂课陈文新至今还记忆犹新。这让当时的她兴奋不已,觉得上大学“真是件幸福的事情”!

      在这所学术殿堂,陈文新开始了自己新的求学之路。大三时,著名植物病毒学家高尚英讲授《普通微生物学》,著名土壤微生物学家陈华癸讲授《土壤微生物学》,这些专业课教师很多都从国外留学归来,不论是教学方法还是内容的讲授,都能让同学们大开眼界,也能轻松地理解、吸收。

      1949年9月,农业化学系更名为土壤农业化学系,这让对土壤研究产生浓厚兴趣的陈文新如愿以偿。“当时有很好的业务学习条件,每个课程有理论讲授,也有实验操作”,回忆那段如饥似渴的求学时光,陈文新依然印象深刻,“图书馆藏书丰富,环境幽静,真是个进德修业的好地方。我感到很新鲜,每天学习很紧张,但很有兴趣。”


      留学苏联,毛主席教诲牢记心

      1951年4月,正在武汉大学读书的陈文新为母亲代笔,给毛主席写了封信,在信中她向毛主席汇报了自己上学的情况。5月初的一个早晨,她收到毛主席的亲笔回信:“希望你们姐妹们努力学习或工作,继承你父亲的遗志,为人民国家建设服务!”

      这年七一前夕,在北京华北农科所(现中国农业科学院)实习的陈文新受邀到毛主席家做客。毛主席说:“你父亲为人民而牺牲,要学习你父亲的精神”,并为她写下了“努力学习”四个字。陈文新暗下决心牢记毛主席的教导,为人民和国家服务。

      1954年,正在北京留苏研究生预备班学习的陈文新再次被邀请到毛主席家做客。这次,毛主席和她进行了一次深入的谈话,主题是农业生产。毛主席问了很多问题,从土壤结构、培肥地力、土壤的矿物质成分,到植物营养吸收和中南地区的土壤改良等,还询问全国学习土壤学的人数,并语重心长地说:“要增产,不研究土壤怎么行呢?应该有更多的人学农。”当谈到土壤改良时,陈文新谈了从书本上学到的有关苏联草田轮作制的原理和做法。毛主席说:“我们农民才几亩地,都拿去种草,吃什么呀?我们又没有什么畜牧业,种的草拿去干什么?”陈文新为自己脱离实际之谈感到很愧疚,但毛主席简单的话语却让她懂得了脱离中国国情照搬苏联是不行的,理论必须联系实际。

      这一次见面长达六小时,他们聊了很久。陈文新发现,毛主席对农业、对土壤改良十分了解,他甚至还谈到了苜蓿、根瘤菌、固定空气中的氮等问题。毛主席给陈文新上了根瘤菌的第一课,他讲到了空气,说豆科植物固氮是把空气中间的氮气变成肥料,工业和农业都应该多利用空气。

      这次谈话不久,陈文新便前往苏联进入季米里亚捷夫农学院学习土壤微生物学,成为当时年轻的土壤微生物学家费德罗夫博士的第一名中国研究生。

      费德罗夫博士的研究方向是生物固氮,其专著《普通微生物学》和实验课本后来翻译为中文,成为我国大专院校教材。在苏联,中国留学生接触到了全新的研究思想,也学习到了新的研究方法。“瓦波呼吸器、土壤气体成份分析仪等,在国内我们都没有使用过,”陈文新感觉到,“我们能学到更多东西”。

      费德罗夫导师给陈文新定的毕业论文课题是《有芽孢和无芽孢的氨化细菌生理特性的比较研究》,研究这两类菌不同的生理特性和它们对分解蛋白质的功能差异。

      经过3年的坚持研究,通过大量的实验,陈文新在论文中对土壤里两类细菌对各种有机物质作用的特点和差异,对材料分解的速度、产氨量等进行了全面阐述。同时,她还研究了这些细菌对无机盐、含氮化合物在土壤里如何转化,也清楚了两类细菌转化氮的方法。

      1958年岁末,陈文新的论文顺利通过答辩,获得副博士学位。


      安贫乐道,30年执著根瘤菌

      1959年,陈文新学成回国后,进入北京农业大学从事教学和农业科研工作。不料这一时期无休止的政治运动阻断了科研工作。1973年恢复工作,陈文新选择了“既艰辛耗时又偏僻生冷”的研究——根瘤菌。

      根瘤菌是一类共生固氮细菌的总称,这类细菌在许多豆科植物的根或茎上形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养,这种高效、节能、环保的微生物能够为农田生态系统提供其所需的80%的氮,并在极大程度上改良土壤结构。自从19世纪发现根瘤菌的固氮作用以来,人类对它已进行了一百多年的研究,但人们对这类资源依然没有完全认识和了解。

      从此,陈文新带领学生并组织同行100多人,开始了在中国的土地上进行豆科植物根瘤情况的调查和采集工作。30多年来,陈文新科研团队对32个省,700个县市,不同生态条件下的各种豆科植物结瘤情况进行挖掘调查,采集植物根瘤标本一万多份,其中300多种植物结瘤情况未见记载;分离、纯化并回接原寄主结瘤确认后,入库保藏根瘤菌12000株;通过对7000株菌的100多项表型性状分析,发现了一批耐酸、耐碱、耐盐、耐高温或低温下生长的抗逆性强的珍贵根瘤菌种质资源。

      在全国根瘤菌调查的基础上,陈文新建立了国际上最大的根瘤菌资源库和数据库,菌株数量和所属寄主植物种类居世界首位(此前国际公认最大的美国USDA菌库存量为4016株)。与此同时,她还率先在我国建立具世界先进水平的细菌分子分类实验室,这是目前国际上两个最主要的根瘤菌分类实验室之一;确立了一套科学的根瘤菌分类、鉴定技术方法及数据处理程序。

      1988年,经过八年枯燥、繁琐的重复性实验,陈文新发现了第一个新属——当时世界已知的第四个根瘤菌属“中华根瘤菌”,这是第一个由中国学者发现并命名的根瘤菌属。陈文新率领课题组在对2000株根瘤菌进行多相分类研究后,又相继描述并发表了另一个新属——“中慢生根瘤菌”和15个新种,占1984年以来国际上所发表根瘤菌属的1/2,种的1/3。

      陈文新一手创立的“中国农大根瘤菌研究中心”成为我国现代根瘤菌分类学的开拓者,一度引领国际根瘤菌分类的潮流。中心研究结果为现代根瘤菌分类体系的发展做出了重要贡献。

      期间,陈文新发表的论文有80多篇被最权威的国际科技文献检索系统SCI收录。1998年,她受邀撰写有“细菌学圣经”之称的《伯杰系统细菌学手册》的根瘤菌部分内容。


      见微知著,根瘤菌做出大学问

      陈文新在祖国丰富的自然资源中挖宝探秘,最终使我国的根瘤菌分类研究进入了世界先进行列。通过30多年漫长枯燥的研究,陈文新团队获得了对根瘤菌—豆科植物的共生关系的新认识,修正了国际上的一些传统观点。

      ——证明根瘤菌-豆科植物的共生关系的多样性。100多年来,根瘤菌的“宿主专一性”被看作为根瘤菌的一个重要特性。每个根瘤菌种都只与特定的一种或数种植物结瘤固氮,反之,每种植物也只与特定的一种根瘤菌共生。陈文新的研究证明,一种植物可与多种根瘤菌共生,上述传统观念不能准确归纳根瘤菌与豆科植物共生关系。

      ——揭示了根瘤菌的生物地理学特征及与之相关的基因组差异。针对中国不同地理区域不同植物共生根瘤菌的分布研究,揭示出其生物地理学特征。陈文新进而提出,进行根瘤菌选种时必须注意菌株对地区的适应性。

      ——揭示近源菌株与植物不同品种间的共生有效性差异巨大,并已分析确定部分相关基因簇。陈文新据此提出,在应用方面我们特别强调必须针对作物品种进行菌株筛选,如能筛选到品种广谱高效菌株则更方便于工厂大规模生产。

      ——对根瘤菌共生机制的进化提出了新观点。近年来,国际上存在“多样的根瘤菌共生机制与根瘤菌的物种系统发育历史无关”的认识。通过比较基因组学分析,陈文新团队在2012年发现:在根瘤菌适应共生互作和其它环境条件的过程中广泛调用了系统分支特有的基因,这个过程受着根瘤菌物种形成机制的调控,而这个过程本身也可能就是根瘤菌物种形成与分化的重要途径。

      ——发现禾本科植物与豆科植物间、混种植可以排除根瘤菌“氮阻遏”的障碍,并且两者互作共高产。多年来,陈文新带领团队通过小麦蚕豆盆栽实验、内蒙古苜蓿田间小区实验、冀鲁田间大豆选种接种实验证明了豆、禾间作有互惠共高产的效果,并开始探索其作用机理。

      “我们对根瘤菌的认识还是很不够的,但在研究过程中认识不断提高,新问题也不断出现,从而研究领域不断拓宽,又进一步获得新的认识,这就是不断的积累,不断的创新。”回顾30多年的研究历程,陈文新感悟,“对自然现象的研究必须从大量的资源入手,先获得它最基础的信息,结合其生态环境,多方分析,逐步深入,最终才能对它有本质的认识,才能有更多理论和技术的创新。”

      付出总有回报。2001年,陈文新主持的“中国豆科植物根瘤菌资源多样性、分类和系统发育”课题荣获国家自然科学奖二等奖。2009年,她被授予新中国成立60周年“三农模范人物”。


      初衷不改,小豆科发挥大作用

      中国地域辽阔,拥有复杂的生态环境和丰富的生物资源。其中,尤其是微生物资源还没有被充分认识和利用。几十年来,陈文新踏遍青山采集根瘤菌,研究根瘤菌,就是想让这种看不见的微生物在祖国大地为人类做贡献。

      近年来,陈文新对我国农业生产中过量施用化肥农药,已造成严重的环境面源污染和土壤肥力水平下降而忧心忡忡。根瘤菌的固氮作用可以减少化肥大量使用造成的环境污染,提高土壤肥力,改善生态环境。当发现豆科与禾本科植物间作能克服“氮阻遏”,促进豆科植物更多结瘤固氮时,陈文新兴奋不已。

      1999年,70多岁的陈文新听到国家“西部大开发”的号令后,邀请几位科学家共同上书国家有关领导和部委,建议将“根瘤菌-豆科植物共生体系”纳入西部种植计划,让小豆科在西部大开发退耕还林还草中发挥大作用。

      新世纪以来,陈文新积极组织力量进行豆科植物根瘤菌共生体系机理研究和应用基础研究,多次向党中央、国务院建议:充分利用豆科植物根瘤菌共生固氮作用,优化我国农牧业种植系统,以减少化肥用量、改善土壤性状、减少环境污染,保障我国农业可持续发展。

      2013年11月,陈文新在《中国科学报》撰文呼吁《发展新型无废弃物农业,减少面源污染源》,她指出我国农业存在“作物重茬,病虫危害,滥用农药,由此导致病原菌和害虫抗药性的提高;残留农药进入水体和食物链,造成食品安全隐患,威胁到人民的身体健康”两大问题。她提出“有机肥与化肥结合,种地与养地结合;充分利用生物固氮,减少氮肥用量;豆科与其他作物间套轮作,发挥生物间互惠作用;豆、禾间作混播,发展草地农业”等建议,希望保持我国“种养结合,精工细作,地力常新”的经营无废弃物农业传统,为实现我国绿色农业可持续发展和改善城乡人民生活环境提供可靠保证。

      “我国每年消耗5900万吨化肥,占世界消耗总量的35%,比起30年前增长了2倍,造成了严重的环境问题,”2014年11月,陈文新不顾舟车劳顿,赴武汉出席全国土壤微生物学术研讨会。她在大会报告中呼吁重视生物固氮:农业需要可行的技术方案来降低生产中对化肥、农药的依赖,从而构建起支撑我国人与自然和谐相处,永续发展的生态与环境基础。

陈文新
中国科学院院士