陳文新:踏遍青山為中華

原標題：陳文新：踏遍青山為中華

　　作為我國著名的土壤微生物及細菌分類學家，陳文新院士在根瘤菌這條「既艱辛耗時又偏僻生冷」的研究道路上，數十年踏遍青山，採集、研究根瘤菌，讓這種看不見的微生物為人類做出大貢獻。她一手創立的「中國農大根瘤菌研究中心」成為我國現代根瘤菌分類學的開拓者，引領我國的根瘤菌分類研究進入世界先進行列。

　　陳文新

　　土壤微生物及細菌分類學家。湖南省瀏陽縣人，1926年9月23日出生於革命烈士家庭。1948年考入武漢大學，1954年到蘇聯季米裡亞捷夫農學院留學，1958年獲理學副博士學位回國，在北京農業大學工作至今。自20世紀70年代起，陳文新開始從事根瘤菌-豆科植物共生體系研究，歷經30餘年，完成了全國範圍內豆科植物結瘤情況調查，發現了一批珍貴的根瘤菌種質資源，建立了目前世界菌株數量最大（12000餘株）、宿主種類最多的根瘤菌菌庫。先後主持國家科委、國家自然基金委一系列課題及國際合作項目，其成果獲省部級一、二等獎6項，並獲2001年度「國家自然科學二等獎」。2001年當選中國科學院院士。2009年被授予新中國成立60周年「三農模範人物」。

　　輾轉求學，烈士遺孤自圖強

　　1926年9月23日，陳文新出生在湖南瀏陽鎮頭鎮炭坡。其父陳昌（字章甫）是中國共產黨早期湖南學運和工運的領導者之一，曾參加北伐戰爭、南昌起義，也是毛澤東當年在湖南第一師範求學時的同窗摯友。

　　1917年，陳昌與毛澤東同在湖南一師附小任教，同住長沙青山祠，一鍋吃飯，親如一家。1920年毛澤東和楊開慧的婚事，也由陳文新的母親毛秉琴一手操辦。

　　不幸降臨，1930年初，陳昌同楊開慧一起慘遭反動派殺害。

　　從此，母親毛秉琴一人艱苦求生，撫養姐妹三人。父親犧牲前對母親的唯一囑託是：「好好撫育三個女兒，繼承父志」。母親含辛茹苦，千方百計讓三個女兒多讀點書，她知道有了知識、有了本領才能自立於社會。

　　早早識得人間艱辛的陳文新從小就學會上山拾柴火，下水撈魚蝦，種菜、養豬、抬土、擔糞，樣樣農活都幹過。白天，她跟著在小學教書的大姐上學，晚上則伴著媽媽的紡車借著微弱的燈光學習。大姐的小學只有四年級，沒有高小。為了能繼續讀書，大姐帶著她跑遍了長沙、瀏陽，尋找可以免費借讀的學校。這樣，從高小到初中五年的課程，她只斷斷續續讀了三年。

　　這時，侵華日軍進犯湖南，長沙學校大舉外遷。1942年，陳文新遠赴武岡戰時中學——國立第十一中學求學。這所中學名師薈萃，德高望重的老師們誨人不倦的精神給她留下了深刻印象，成為她終身學習的榜樣。

　　1945年抗戰勝利，陳文新高中畢業回到家鄉教了兩年小學，她把工資積攢起來，於1948年考入武漢大學，靠勤工儉學維持學習。

　　進入武漢大學，陳文新選擇了農學院的農業化學系，當時她是出於兩個考慮，「第一，我是農村長大的，對農村和農民的情況比較了解，覺得中國的農民很苦，農業比較落後，所以想學農；第二，我上中學的時候比較喜歡數學、化學，所以報了農業化學系。」陳文新回憶說。

　　當時學農的學生不多，整個農學院只有兩個年級（農學院1947年開始招生），30多名學生，而陳文新所選擇的農化系只有5個人。

　　第一堂課上的是著名植物生理學家石聲漢教授講授的《植物生理學》，「石老師在黑板上畫了一株有根、莖、葉和花的向日葵，畫得很漂亮，給同學們仔細地講植物的生理過程。」這堂課陳文新至今還記憶猶新。這讓當時的她興奮不已，覺得上大學「真是件幸福的事情」！

　　在這所學術殿堂，陳文新開始了自己新的求學之路。大三時，著名植物病毒學家高尚英講授《普通微生物學》，著名土壤微生物學家陳華癸講授《土壤微生物學》，這些專業課教師很多都從國外留學歸來，不論是教學方法還是內容的講授，都能讓同學們大開眼界，也能輕鬆地理解、吸收。

　　1949年9月，農業化學系更名為土壤農業化學系，這讓對土壤研究產生濃厚興趣的陳文新如願以償。「當時有很好的業務學習條件，每個課程有理論講授，也有實驗操作」，回憶那段如饑似渴的求學時光，陳文新依然印象深刻，「圖書館藏書豐富，環境幽靜，真是個進德修業的好地方。我感到很新鮮，每天學習很緊張，但很有興趣。」

　　留學蘇聯，毛主席教誨牢記心

　　1951年4月，正在武漢大學讀書的陳文新為母親代筆，給毛主席寫了封信，在信中她向毛主席匯報了自己上學的情況。5月初的一個早晨，她收到毛主席的親筆回信：「希望你們姐妹們努力學習或工作，繼承你父親的遺志，為人民國家建設服務！」

　　這年七一前夕，在北京華北農科所（現中國農業科學院）實習的陳文新受邀到毛主席家做客。毛主席說：「你父親為人民而犧牲，要學習你父親的精神」，並為她寫下了「努力學習」四個字。陳文新暗下決心牢記毛主席的教導，為人民和國家服務。

　　1954年，正在北京留蘇研究生預備班學習的陳文新再次被邀請到毛主席家做客。這次，毛主席和她進行了一次深入的談話，主題是農業生產。毛主席問了很多問題，從土壤結構、培肥地力、土壤的礦物質成分，到植物營養吸收和中南地區的土壤改良等，還詢問全國學習土壤學的人數，並語重心長地說：「要增產，不研究土壤怎麼行呢？應該有更多的人學農。」當談到土壤改良時，陳文新談了從書本上學到的有關蘇聯草田輪作制的原理和做法。毛主席說：「我們農民才幾畝地，都拿去種草，吃什麼呀？我們又沒有什麼畜牧業，種的草拿去幹什麼？」陳文新為自己脫離實際之談感到很愧疚，但毛主席簡單的話語卻讓她懂得了脫離中國國情照搬蘇聯是不行的，理論必須聯繫實際。

　　這一次見面長達六小時，他們聊了很久。陳文新發現，毛主席對農業、對土壤改良十分了解，他甚至還談到了苜蓿、根瘤菌、固定空氣中的氮等問題。毛主席給陳文新上了根瘤菌的第一課，他講到了空氣，說豆科植物固氮是把空氣中間的氮氣變成肥料，工業和農業都應該多利用空氣。

　　這次談話不久，陳文新便前往蘇聯進入季米裡亞捷夫農學院學習土壤微生物學，成為當時年輕的土壤微生物學家費德羅夫博士的第一名中國研究生。

　　費德羅夫博士的研究方向是生物固氮，其專著《普通微生物學》和實驗課本後來翻譯為中文，成為我國大專院校教材。在蘇聯，中國留學生接觸到了全新的研究思想，也學習到了新的研究方法。「瓦波呼吸器、土壤氣體成份分析儀等，在國內我們都沒有使用過，」陳文新感覺到，「我們能學到更多東西」。

　　費德羅夫導師給陳文新定的畢業論文課題是《有芽孢和無芽孢的氨化細菌生理特性的比較研究》，研究這兩類菌不同的生理特性和它們對分解蛋白質的功能差異。

　　經過3年的堅持研究，通過大量的實驗，陳文新在論文中對土壤裡兩類細菌對各種有機物質作用的特點和差異，對材料分解的速度、產氨量等進行了全面闡述。同時，她還研究了這些細菌對無機鹽、含氮化合物在土壤裡如何轉化，也清楚了兩類細菌轉化氮的方法。

　　1958年歲末，陳文新的論文順利通過答辯，獲得副博士學位。

　　安貧樂道，30年執著根瘤菌

　　1959年，陳文新學成回國後，進入北京農業大學從事教學和農業科研工作。不料這一時期無休止的政治運動阻斷了科研工作。1973年恢復工作，陳文新選擇了「既艱辛耗時又偏僻生冷」的研究——根瘤菌。

　　根瘤菌是一類共生固氮細菌的總稱，這類細菌在許多豆科植物的根或莖上形成根瘤並固定空氣中的氮氣供植物營養，這種高效、節能、環保的微生物能夠為農田生態系統提供其所需的80%的氮，並在極大程度上改良土壤結構。自從19世紀發現根瘤菌的固氮作用以來，人類對它已進行了一百多年的研究，但人們對這類資源依然沒有完全認識和了解。

　　從此，陳文新帶領學生並組織同行100多人，開始了在中國的土地上進行豆科植物根瘤情況的調查和採集工作。30多年來，陳文新科研團隊對32個省，700個縣市，不同生態條件下的各種豆科植物結瘤情況進行挖掘調查，採集植物根瘤標本一萬多份，其中300多種植物結瘤情況未見記載；分離、純化並回接原寄主結瘤確認後，入庫保藏根瘤菌12000株；通過對7000株菌的100多項表型性狀分析，發現了一批耐酸、耐鹼、耐鹽、耐高溫或低溫下生長的抗逆性強的珍貴根瘤菌種質資源。

　　在全國根瘤菌調查的基礎上，陳文新建立了國際上最大的根瘤菌資源庫和資料庫，菌株數量和所屬寄主植物種類居世界首位（此前國際公認最大的美國USDA菌庫存量為4016株）。與此同時，她還率先在我國建立具世界先進水平的細菌分子分類實驗室，這是目前國際上兩個最主要的根瘤菌分類實驗室之一；確立了一套科學的根瘤菌分類、鑑定技術方法及數據處理程序。

　　1988年，經過八年枯燥、繁瑣的重複性實驗，陳文新發現了第一個新屬——當時世界已知的第四個根瘤菌屬「中華根瘤菌」，這是第一個由中國學者發現並命名的根瘤菌屬。陳文新率領課題組在對2000株根瘤菌進行多相分類研究後，又相繼描述並發表了另一個新屬——「中慢生根瘤菌」和15個新種，佔1984年以來國際上所發表根瘤菌屬的1/2，種的1/3。

　　陳文新一手創立的「中國農大根瘤菌研究中心」成為我國現代根瘤菌分類學的開拓者，一度引領國際根瘤菌分類的潮流。中心研究結果為現代根瘤菌分類體系的發展做出了重要貢獻。

　　期間，陳文新發表的論文有80多篇被最權威的國際科技文獻檢索系統SCI收錄。1998年，她受邀撰寫有「細菌學聖經」之稱的《伯傑系統細菌學手冊》的根瘤菌部分內容。

　　見微知著，根瘤菌做出大學問

　　陳文新在祖國豐富的自然資源中挖寶探秘，最終使我國的根瘤菌分類研究進入了世界先進行列。通過30多年漫長枯燥的研究，陳文新團隊獲得了對根瘤菌—豆科植物的共生關係的新認識，修正了國際上的一些傳統觀點。

　　——證明根瘤菌-豆科植物的共生關係的多樣性。100多年來，根瘤菌的「宿主專一性」被看作為根瘤菌的一個重要特性。每個根瘤菌種都只與特定的一種或數種植物結瘤固氮，反之，每種植物也只與特定的一種根瘤菌共生。陳文新的研究證明，一種植物可與多種根瘤菌共生，上述傳統觀念不能準確歸納根瘤菌與豆科植物共生關係。

　　——揭示了根瘤菌的生物地理學特徵及與之相關的基因組差異。針對中國不同地理區域不同植物共生根瘤菌的分布研究，揭示出其生物地理學特徵。陳文新進而提出，進行根瘤菌選種時必須注意菌株對地區的適應性。

　　——揭示近源菌株與植物不同品種間的共生有效性差異巨大，並已分析確定部分相關基因簇。陳文新據此提出，在應用方面我們特別強調必須針對作物品種進行菌株篩選，如能篩選到品種廣譜高效菌株則更方便於工廠大規模生產。

　　——對根瘤菌共生機制的進化提出了新觀點。近年來，國際上存在「多樣的根瘤菌共生機制與根瘤菌的物種系統發育歷史無關」的認識。通過比較基因組學分析，陳文新團隊在2012年發現：在根瘤菌適應共生互作和其它環境條件的過程中廣泛調用了系統分支特有的基因，這個過程受著根瘤菌物種形成機制的調控，而這個過程本身也可能就是根瘤菌物種形成與分化的重要途徑。

　　——發現禾本科植物與豆科植物間、混種植可以排除根瘤菌「氮阻遏」的障礙，並且兩者互作共高產。多年來，陳文新帶領團隊通過小麥蠶豆盆栽實驗、內蒙古苜蓿田間小區實驗、冀魯田間大豆選種接種實驗證明了豆、禾間作有互惠共高產的效果，並開始探索其作用機理。

　　「我們對根瘤菌的認識還是很不夠的，但在研究過程中認識不斷提高，新問題也不斷出現，從而研究領域不斷拓寬，又進一步獲得新的認識，這就是不斷的積累，不斷的創新。」回顧30多年的研究歷程，陳文新感悟，「對自然現象的研究必須從大量的資源入手，先獲得它最基礎的信息，結合其生態環境，多方分析，逐步深入，最終才能對它有本質的認識，才能有更多理論和技術的創新。」

　　付出總有回報。2001年，陳文新主持的「中國豆科植物根瘤菌資源多樣性、分類和系統發育」課題榮獲國家自然科學獎二等獎。2009年，她被授予新中國成立60周年「三農模範人物」。

　　初衷不改，小豆科發揮大作用

　　中國地域遼闊，擁有複雜的生態環境和豐富的生物資源。其中，尤其是微生物資源還沒有被充分認識和利用。幾十年來，陳文新踏遍青山採集根瘤菌，研究根瘤菌，就是想讓這種看不見的微生物在祖國大地為人類做貢獻。

　　近年來，陳文新對我國農業生產中過量施用化肥農藥，已造成嚴重的環境面源汙染和土壤肥力水平下降而憂心忡忡。根瘤菌的固氮作用可以減少化肥大量使用造成的環境汙染，提高土壤肥力，改善生態環境。當發現豆科與禾本科植物間作能克服「氮阻遏」，促進豆科植物更多結瘤固氮時，陳文新興奮不已。

　　1999年，70多歲的陳文新聽到國家「西部大開發」的號令後，邀請幾位科學家共同上書國家有關領導和部委，建議將「根瘤菌-豆科植物共生體系」納入西部種植計劃，讓小豆科在西部大開發退耕還林還草中發揮大作用。

　　新世紀以來，陳文新積極組織力量進行豆科植物根瘤菌共生體系機理研究和應用基礎研究，多次向黨中央、國務院建議：充分利用豆科植物根瘤菌共生固氮作用，優化我國農牧業種植系統，以減少化肥用量、改善土壤性狀、減少環境汙染，保障我國農業可持續發展。

　　2013年11月，陳文新在《中國科學報》撰文呼籲《發展新型無廢棄物農業，減少面源汙染源》，她指出我國農業存在「作物重茬，病蟲危害，濫用農藥，由此導致病原菌和害蟲抗藥性的提高；殘留農藥進入水體和食物鏈，造成食品安全隱患，威脅到人民的身體健康」兩大問題。她提出「有機肥與化肥結合，種地與養地結合；充分利用生物固氮，減少氮肥用量；豆科與其他作物間套輪作，發揮生物間互惠作用；豆、禾間作混播，發展草地農業」等建議，希望保持我國「種養結合，精工細作，地力常新」的經營無廢棄物農業傳統，為實現我國綠色農業可持續發展和改善城鄉人民生活環境提供可靠保證。

　　「我國每年消耗5900萬噸化肥，佔世界消耗總量的35%，比起30年前增長了2倍，造成了嚴重的環境問題，」2014年11月，陳文新不顧舟車勞頓，赴武漢出席全國土壤微生物學術研討會。她在大會報告中呼籲重視生物固氮：農業需要可行的技術方案來降低生產中對化肥、農藥的依賴，從而構建起支撐我國人與自然和諧相處，永續發展的生態與環境基礎。

　　如今，已經年近九旬的陳文新依然精神矍鑠、思維敏捷，她還以極大的熱情工作著、呼籲著，為開拓一條將根瘤菌資源優勢、認知優勢轉化為生產優勢的成功之路而努力著。

　　（作者單位系中國農業大學黨委宣傳部）

　　1954年，陳文新在蘇聯季米裡亞捷夫農學院與導師費德洛夫（左三）及其他研究生在一起

　　1984年，在海南省五指山採集根瘤菌

　　1951年，毛澤東給陳文新的來信

　　抗日戰爭時期，章壽衡老師（右四）帶領陳文新（左三）前往國立第十一中學求學