從事結(jié)構(gòu)植物學(xué)科研工作50年的體會

胡正海

(西北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 西安　710069)

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·生命科學(xué)(特約稿件)·

從事結(jié)構(gòu)植物學(xué)科研工作50年的體會

胡正海

(西北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 西安710069)

通過結(jié)構(gòu)植物學(xué)領(lǐng)域50多年科研工作的實踐，在資源植物的分泌結(jié)構(gòu)、異常結(jié)構(gòu)以及藥用植物的結(jié)構(gòu)發(fā)育與藥用成分的關(guān)系方面取得系統(tǒng)的、創(chuàng)新性的成果。在長期的科學(xué)研究實驗中，對如何做好科研工作有幾點體會：要有穩(wěn)定的科研方向，系統(tǒng)的科研思路，并且要持之以恒；要隨學(xué)科的發(fā)展，引進新理論和新技術(shù)，不斷提高科研水平；要出成果、出人材，促進學(xué)科發(fā)展。

結(jié)構(gòu)植物學(xué)；資源植物；結(jié)構(gòu)發(fā)育；次生代謝產(chǎn)物

結(jié)構(gòu)植物學(xué)(即植物解剖學(xué))是植物學(xué)科的一個分支學(xué)科,其主要任務(wù)是研究植物的細胞、組織和器官在個體發(fā)育、系統(tǒng)發(fā)育和不同生態(tài)環(huán)境中的顯微結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)及其發(fā)生、發(fā)育規(guī)律,以及如何利用這些規(guī)律為生產(chǎn)實踐服務(wù)。結(jié)構(gòu)植物學(xué)科已有300多年的發(fā)展歷史,該學(xué)科的理論知識和實驗技能是高等學(xué)校生物類和農(nóng)、林、中藥類專業(yè)的植物學(xué)基礎(chǔ)課內(nèi)容的重要組成部分,同時也是從事以上專業(yè)的科研、生產(chǎn)工作的重要基礎(chǔ)。

我從1953年開始承擔(dān)西北大學(xué)生物系本科生植物學(xué)的教學(xué)工作,包括講課、實驗指導(dǎo)、野外教學(xué)實習(xí)和學(xué)生課外活動。通過多年的教學(xué)工作實踐和學(xué)習(xí)鉆研,在植物科學(xué)的理論知識和實踐技能上得到進一步提高,并取得較好的教學(xué)效果。1957年學(xué)校根據(jù)植物學(xué)專業(yè)建設(shè)的需要選送我到北京大學(xué)生物系進修結(jié)構(gòu)植物學(xué)。其生物系主任張景銊院士是我國結(jié)構(gòu)植物學(xué)的奠基人,我得到了結(jié)構(gòu)植物學(xué)專門知識和科研能力的系統(tǒng)訓(xùn)練及北京大學(xué)學(xué)術(shù)思想的熏陶。1959年返校后,除繼續(xù)擔(dān)任植物學(xué)課程的講授外,還為植物學(xué)專業(yè)高年級學(xué)生開設(shè)了植物解剖學(xué)、植物形態(tài)學(xué)和植物生物學(xué)技術(shù)等結(jié)構(gòu)植物學(xué)領(lǐng)域的課程和指導(dǎo)畢業(yè)論文。我在完成上述教學(xué)工作的同時,開展了結(jié)構(gòu)植物學(xué)領(lǐng)域的科研工作,并堅持50多年。重點研究資源植物的發(fā)育解剖,在植物分泌結(jié)構(gòu)、植物異常結(jié)構(gòu)以及藥用植物的結(jié)構(gòu)發(fā)育與藥用成分的關(guān)系等方面取得系統(tǒng)的、創(chuàng)新性的成果。通過長期的科學(xué)研究實踐,對如何做好科研工作有幾點體會。

1　研究方向要穩(wěn)定，且要持之以恒

選擇科研方向和課題是科學(xué)研究的首要環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)植物學(xué)雖是植物學(xué)科中一個分支領(lǐng)域,但需要研究的問題不少。我在北京大學(xué)學(xué)習(xí)時,就注意收集本學(xué)科國內(nèi)外的研究進展資料,考慮自己今后的科研問題。返校后,根據(jù)科研選題三原則:重要性、獨特性和可行性,聯(lián)系本單位實際分析認為,資源植物的理論和生產(chǎn)實踐研究是一項戰(zhàn)略性研究任務(wù)。結(jié)合結(jié)構(gòu)植物學(xué)的特點,研究資源植物的發(fā)育解剖,重點揭示其經(jīng)濟利用部分的結(jié)構(gòu)發(fā)生、發(fā)育規(guī)律以及與其有用物質(zhì)的關(guān)系,可為其合理開發(fā)利用提供依據(jù)。西北大學(xué)地處我國西北,以西部植物為主要研究對象,既有地區(qū)特色,又可為本地區(qū)經(jīng)濟建設(shè)做出貢獻。科學(xué)研究工作要從大處著眼,小處著手。研究方向確定后,1960年開始首先選擇主要分布在我國西部地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的橡膠植物貓屎瓜(Deciasneafargesii)為研究對象,研究并闡明其產(chǎn)生和貯存橡膠的乳汁道的特殊發(fā)育規(guī)律、橡膠產(chǎn)生與結(jié)構(gòu)發(fā)育的關(guān)系,工作中還創(chuàng)制出一種植物含橡膠組織制片的新方法[1-8],其研究成果獲陜西省科技進步獎。20世紀70年代系統(tǒng)研究了我國特有的化工原料植物漆樹(Toxicodendronvarnicifuum)(陜西為生漆主產(chǎn)區(qū))的生漆產(chǎn)生、貯存結(jié)構(gòu)乳汁道的分布、發(fā)育規(guī)律,生漆的產(chǎn)生部位、轉(zhuǎn)運途徑和貯存場所,選育漆樹優(yōu)良品種的解剖學(xué)指標(biāo)等[9-28],其研究成果“漆樹乳汁道的結(jié)構(gòu)規(guī)律及應(yīng)用”獲國家科技進步獎。80年代后,我們建立了科研團隊,并培養(yǎng)研究生,獲得了國家和省部科研基金的資助,資源植物的研究逐漸擴展到芳香油植物、纖維植物、蜜源植物和藥用植物,研究內(nèi)容由傳統(tǒng)的解剖學(xué)深入到結(jié)構(gòu)發(fā)育與其次生產(chǎn)物的關(guān)系,總結(jié)發(fā)表了400篇學(xué)術(shù)論文，并培養(yǎng)出一批結(jié)構(gòu)植物學(xué)人材,在國內(nèi)形成特色?；仡櫚雮€世紀的研究歷程,深切體會到從事科學(xué)研究工作首先要選定合適的研究方向、系統(tǒng)的研究思路,一步一個腳印往前走,持之以恒。由于研究方向明確,研究內(nèi)容系統(tǒng)深入,有利于申報科研基金資助,我們先后獲得14項國家自然科學(xué)基金,20余項省部級科研基金資助;有利于培養(yǎng)合格的研究生,我指導(dǎo)的70多名博、碩士生的論文選題多數(shù)屬基金項目,其研究內(nèi)容明確、科研經(jīng)費有保證;有利于師生共同的科研成果總結(jié)、成書和報獎；我們的科研成果除先后發(fā)表400篇學(xué)術(shù)論文外，后來還在此基礎(chǔ)上總結(jié)出版了5本專著、1本國家教材,如《植物異常結(jié)構(gòu)解剖學(xué)》(高教出版社,1993)、《植物分泌結(jié)構(gòu)解剖學(xué)》(上?？萍汲霭嫔?2012)、《藥用植物的結(jié)構(gòu)發(fā)育與藥用成分的關(guān)系》(上海科技出版社,2014)以及《植物解剖學(xué)》(高教出版社,2010，國家規(guī)劃教材)[29-35]；并先后獲得國家科技進步獎三等獎1項,陜西省和寧夏自治區(qū)科技獎一等獎各1項,教育部自然科學(xué)獎二等獎1項,陜西省科技獎二等獎3項、三等獎5項,商業(yè)部科技獎三等獎1項以及陜西省自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文獎一等獎7項。還先后到德國、日本、以色列和美國進行學(xué)術(shù)交流。

2　注重不斷引進新理論和新技術(shù)

20世紀的80-90年代是我國傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)植物學(xué)的發(fā)展時期。90年代中期,生命科學(xué)迅速發(fā)展,分子生物學(xué)滲入植物學(xué)科,學(xué)科間相互滲透和交叉,植物學(xué)科中重大問題開展跨國界、跨學(xué)科的綜合性研究。在此種學(xué)科發(fā)展形勢下,我們面臨科研工作如何跟上形勢和繼續(xù)發(fā)展的問題。通過分析認為資源植物的保護、合理開發(fā)利用的理論和生產(chǎn)實踐研究是一項戰(zhàn)略性研究,我們進行的資源植物發(fā)育解剖研究屬于應(yīng)用基礎(chǔ)研究應(yīng)該繼續(xù)堅持,但應(yīng)引進新理論、新技術(shù)，實行學(xué)科交叉,使其在原有基礎(chǔ)上有新發(fā)展。為此,我們從20世紀90年代開始引進了組織和細胞化學(xué)、植物化學(xué)等理論和技術(shù),實行學(xué)科交叉,深入研究藥用植物的結(jié)構(gòu)、發(fā)育與其藥用成分的關(guān)系,探討植物的結(jié)構(gòu)發(fā)育與其次生代謝產(chǎn)物的合成、轉(zhuǎn)運和貯存的關(guān)系,并為提高中藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。我和博士生先后研究了14種藥用植物。例如蘆薈(Aloe),為歷版《中華人民共和國藥典》收錄的中藥,其主要藥用成分為蘆薈素(蒽醌類化合物),但其藥用成分與蘆薈的結(jié)構(gòu)和發(fā)育的關(guān)系尚缺乏系統(tǒng)的研究報道。我們應(yīng)用學(xué)科交叉的手段,在闡明蘆薈莖、葉內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用組織化學(xué)定位的方法揭示了其蘆薈素僅貯存在葉片維管束的大型薄壁細胞中,進而用發(fā)育解剖學(xué)方法闡明了大型薄壁細胞來源于原形成層, 屬于特殊的適應(yīng)貯藏功能的韌皮薄壁細胞,澄清了國外對其來源的爭議。并應(yīng)用透射電鏡技術(shù)結(jié)合自創(chuàng)的蘆薈素細胞化學(xué)定位方法闡明了蘆薈素在葉片同化組織細胞的葉綠體內(nèi)合成,通過質(zhì)外體途徑轉(zhuǎn)運到大型薄壁細胞內(nèi)貯存。以后又比較研究了我國和以色列的9種蘆薈屬植物葉片的結(jié)構(gòu)特征與蘆薈素含量的關(guān)系,同植株上不同葉令的葉片結(jié)構(gòu)與蘆薈素含量的關(guān)系,總結(jié)出不同葉片的結(jié)構(gòu)特點與蘆薈素含量的相關(guān)性。以上研究結(jié)果揭示了蘆薈的結(jié)構(gòu)、發(fā)育與其蘆薈素的合成、轉(zhuǎn)運和貯存的關(guān)系,并為其采收加工和良種選育提供了科學(xué)依據(jù)。先后總結(jié)發(fā)表了21篇學(xué)術(shù)論文[36-56],并獲得陜西省科技獎。為此,在以后的近20年中,我們的科研方向沒有改變,但由于實行了學(xué)科交叉,使科研工作注入了新活力,從而先后獲得6項國家自然科學(xué)基金和8項省科研基金的資助,發(fā)表了150多篇學(xué)術(shù)論文。師生共同的科研成果《藥用植物的結(jié)構(gòu)發(fā)育與藥用成分的關(guān)系》2012年獲陜西省科技獎二等獎,并獲得上?？萍紝Ｖ霭婊鸷蛧铱茖W(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金的資助,其專著2014年已由上?？萍汲霭嫔绯霭妗页霭婊鹞脑u審專家意見認為:該書融合多學(xué)科的理論和技術(shù),系統(tǒng)闡述了藥用植物的結(jié)構(gòu)、發(fā)育規(guī)律,以及與其藥用成分積累的關(guān)系,為控制藥用植物的質(zhì)量提供了依據(jù)。彌補了傳統(tǒng)藥用植物研究及其專著中在學(xué)科交叉方面的不足,為目前此領(lǐng)域不可多得的系統(tǒng)性著作,是我國藥用植物領(lǐng)域一部優(yōu)秀專著。

3　要出成果、出人材,促進學(xué)科發(fā)展

出成果、出人材是科學(xué)研究工作兩項任務(wù),與高等學(xué)校培養(yǎng)合格的專業(yè)人材這一主要任務(wù)一致。我在西北大學(xué)執(zhí)教60年中,前30年主要從事本科生教學(xué),同時開展科研工作,與其他教師一起培養(yǎng)了一批植物學(xué)專業(yè)人材,如路安民(原中科院植物所所長)、陳書坤(原中科院昆明植物所副所長)、李麗才(原中科院應(yīng)用生態(tài)所副所長)。后30年除本科生教學(xué)外,先后指導(dǎo)了15屆45名碩士、17屆29名博士。他們都參與我的科研工作,在工作中積極培養(yǎng)研究生的獨立工作能力和創(chuàng)新能力。同時針對不同生源的學(xué)生實行了因材施教,例如對在職博士生的論文選題盡可能選擇其單位所在地區(qū)的重要資源植物為研究對象,以便畢業(yè)后繼續(xù)研究,為本地區(qū)做出貢獻。例如寧夏大學(xué)的彭勵教授研究烏拉爾甘草、鄭國琦副教授研究寧夏枸杞,返校后都先后獲得2項國科基金資助;河南師大李景源教授研究蘆薈和李金亭教授研究牛膝、吉首大學(xué)劉世彪教授研究絞股藍、運城學(xué)院滕紅梅教授研究遠志、趙猛副教授研究漆樹,返校后都獲得國科基金資助,推動了各地本學(xué)科的科研工作。在已畢業(yè)的70多名研究生中,除少數(shù)人在國外,其他的分布在18個省(市)的高校和科研單位,都已成為植物學(xué)的學(xué)術(shù)骨干,其中已有36名教授或研究員,還有5名擔(dān)任副校長。近10年來,二年一次的全國植物結(jié)構(gòu)與生殖生物學(xué)學(xué)術(shù)會上，會議代表中的西北大學(xué)校友就占1/4以上,從而為植物學(xué)科的傳承做了一定貢獻。由于我們在植物學(xué)科的科學(xué)研究和人材培養(yǎng)的貢獻,1990年國務(wù)院學(xué)位委員會批準為植物學(xué)博士點(西北地區(qū)首個植物學(xué)博士點),2002年我校植物學(xué)科被教育部評為國家重點學(xué)科。

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(編輯徐象平)

作者簡介　　胡正海,男，曾為西北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師、植物研究所所長、植物學(xué)博士點和植物學(xué)全國重點學(xué)科學(xué)術(shù)帶頭人。

曾先后主持國家自然科學(xué)基金項目14項,發(fā)表學(xué)術(shù)論文390余篇,出版《植物異常結(jié)構(gòu)解剖學(xué)》、《中國藥用植物種子的形態(tài)鑒別》、《植物解剖學(xué)》等6本專著。先后獲部級鑒定成果2項,國家科技進步獎三等獎1項,陜西省和寧夏回族自治區(qū)科技進步獎一等獎各1項,教育部自然科學(xué)二等獎1項,陜西省科技進步獎二等獎3項、三等獎5項,商業(yè)部科技進步獎三等獎1項,陜西省自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文獎一等獎7項。并先后到德國、日本、以色列、美國進行學(xué)術(shù)交流。

50 years′ experience in scientific research work on Structural Botany

HU Zheng-hai

(College of Life Sciences, Northwest University, Xi′an 710069， China)

Systematic and innovative results were acquired in the field of resource plant secretory structure, abnormal structure, and the relationship between structural development of medicinal plants and medicinal component through engaging in scientific research work of Structural Botany for 50 years. Based on the long term scientific research practices, the experience how to engage in scientific research work well was concluded as follows: to have a stable research direction, systematic train of thought, and persevere in doing; to import new theory and new method with the development of subject and to continuously improve the level of scientific research; and to produce achievement, cultivate the talents and promote subject development.

Structural Botany； resource plant； structural development； secondary metabolite

2015-10-18

胡正海，男，浙江湖州人，西北大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，從事植物學(xué)研究。

Q942.1

A

10.16152/j.cnki.xdxbzr.2016-02-013