楊青：在希望的田野上

孔瑤竹 趙亮

楊青經常跟學生們說：“生物就像演員一樣，它在‘演戲’，你要‘破案’。但是不要畏難，因為生物也一直在用各種姿態、行動來告訴你線索，你要盡可能去掌握線索，思考和挖掘線索背后生物想要表達的是什么?！?/p>

楊青，農藥毒理學專家，長期從事農藥分子靶標學研究。中國農業科學院植物保護研究所/深圳農業基因組研究所博士生導師，中國農業科學院“綠色農藥分子靶標設計”創新團隊首席科學家。

楊青長期從事綠色農藥分子靶標研究，針對病原菌、有害昆蟲等均以幾丁質作為結構成分的特點，運用結構生物學和化學生物學等方法系統研究這些生物的幾丁質合成、降解以及組裝的關鍵蛋白質因子，開發新的、人/畜安全的農藥分子靶標以及農化產品。先后主持國家杰出青年基金、國家自然科學基金重點項目和國家重點研發計劃項目課題等。發表SCI論文100余篇。

“就好比弄清了面條是怎么做出來的”

北京時間2022年9月21日，我國學者（楊青和龔勇作為共同通訊作者，陳威、曹鵬、劉元盛作為共同第一作者）在國際學術期刊《自然》（Nature）發表了揭示幾丁質生物合成過程、闡明活性小分子尼克霉素抑制幾丁質生物合成機制的研究長文，引起關注。

該研究首次從原子尺度揭示了由幾丁質合成酶催化完成的一個多步驟的、定向的幾丁質生物合成過程，有科學家評價這項工作是生物學領域的一項重大進展，是全球農藥領域近年來最重要的基礎研究進展之一，標志著中國農藥研發水平提升到了基礎理論原始創新的高度。

而在楊青看來，這項工作的意義在于，為針對幾丁質合成過程的農藥理性設計提供了明確方向?！耙环N藥物要實現藥效，就需要與一種生物大分子也就是功能蛋白質結合，進而去干預一個生命過程，那么就需要知道它具體是與哪種分子、在哪個環節作用，這就是我們常說的靶標。能夠成為靶標的分子其實并不少，困難在于我們無法明確它的立體結構，就不能有針對性地設計藥物去和它作用，從而實現調控。我們的研究對象幾丁質，俗稱甲殼素，是一種對多種生物的生存和繁殖都至關重要的天然生物高分子，是多種害蟲合成外殼的必須物質，如果能夠抑制它的合成，那么這些害蟲就無法合成外殼，一些真菌就不能繁殖，更重要的是，這種物質在人體和絕大部分脊椎動物體內都不存在的，也就是說不會對脊椎動物產生不良影響，這就是我們認為以幾丁質為靶標的研究能夠發展綠色農藥的原理。”楊青介紹。

從三葉蟲到蝴蝶，從海葵到蝸牛，從酵母到念珠菌……早在5.3億年前寒武紀生命大爆發時，幾丁質就已經出現，并廣泛存在于昆蟲、真菌、節肢動物和軟體動物等生物中——包括害蟲、病原真菌和卵菌等——卻不存在于植物和哺乳動物中。若能成功找到決定幾丁質合成的關鍵“竅門”，就可能研發出破壞害蟲等病原體生長發育的有效綠色農藥。

人類一直沒有破解它的合成奧秘，其中一個重要原因，就是缺乏準確的幾丁質合成酶的三維結構信息。而楊青等科學家的研究，不僅明確了它的三維結構，還闡明了它的搭建過程?！熬拖褚慌_做面條的機器，以前我們只看到那邊面粉進去，這邊面條出來，但是面粉投進去之后，面條出來之前，在機器里面發生了什么，我們把這個過程搞清楚了?！睏钋噙B打比方都與糧食有關。

本次楊青團隊及其合作者在《自然》雜志上發表的研究成果，研究對象正是一種在20世紀70年代已經被發現，但很長時間未被解密的綠色農藥分子靶標——幾丁質合成酶。

“靶標是一個很形象的說法，如果說農藥是箭，農藥的作用對象就是靶標?！睏钋嗾f。所有的農藥必須和病蟲害體內的生物大分子結合以后才能實現藥效，該生物大分子就是農藥分子靶標，生物大分子可以是在病蟲害生長發育過程中不可或缺的蛋白質、酶、多肽和核酸等。

“捋順科學邏輯，過程就像破案”

在弄清楚幾丁質合成過程后，楊青團隊還進一步探明了幾丁質合成酶與活性小分子尼克霉素結合的模式，解釋了尼克霉素抑制幾丁質生物合成的機制。

“在了解幾丁質合成機制后，我們就更容易了解到，一些可以抑制幾丁質合成的活性小分子，究竟是在哪個環節、通過怎樣的機制起作用的?！睏钋嗾f。

可以抑制幾丁質合成的生物農藥究竟有何前景？以該研究所選取的大豆疫霉菌為例，這是全球大豆生產中普遍的病害來源之一，是引起大豆根莖腐爛的主要病原體，每年造成超過10億美元的經濟損失。

“如果我們研發出相關的活性小分子農藥，可以更有效地抑制類似大豆疫霉菌這樣的病原體中幾丁質的合成，這將有助于保障大豆、馬鈴薯等重要農作物品種的安全生產?！睏钋嗾f。

楊青團隊的這一原創性研究為靶向幾丁質合成的綠色農藥開發提供了基礎性、關鍵性信息，使得以幾丁質合成酶為分子靶標精準開發新型綠色農藥成為科學可行的方案，具有重要的理論和應用價值。在談到自己從事這項研究過程中最激動的時刻時，楊青坦言：“克服一個個困難和挑戰的高興和興奮，遠比最后科研論文被接收的那一刻要更令人難忘?！?/p>

“做實驗可能只能得到一些分散的數據，不會給你一個完整的‘故事’?！睏钋啾硎?，科研中最大的挑戰是要思考這些分散的數據背后蘊含著怎樣的“故事”，而這一“故事”指的就是科研工作者所追求的、邏輯嚴密的科學原理。

楊青舉例說，比如，通過實驗，得到了一個關于幾丁質合成酶的原子水平的三維立體結構，這一結構并不能充分說明一個科學規律，只有通過進一步的觀察和思考，將不同的實驗數據串聯起來，排列出“有序的出場順序”，數據才能形成“故事”。

“我的工作就像導演一樣，將類似‘分鏡頭’的數據組織串聯起來，最終形成一個完整的‘故事’?！睏钋啾硎荆驗槊恳淮螌嶒灚@得的數據不一定和剛開始的設想完全一樣，所以為了講述這一“故事”，還原這一“現場”，就要不斷調整、修正和設計其他實驗來推進科研進程，這個一步步調整和推進的過程，是最具有挑戰性的。

成績的獲得往往只是一瞬間，付出的過程卻漫長又艱難，尤其是并不確定是否走在正確的方向上，這種焦慮可想而知。但楊青將這一過程中的每一次挑戰都當作進步的機會，“我最大的快樂可能恰恰來源于焦慮?！彼f。

突破點在什么地方？如何設計實驗能少走彎路？實驗數據背后有什么深層含義？

科研不單單需要動手去做實驗，對楊青來說，思考是一種常態，“往往下班后仍要時刻保持思考的狀態”。楊青經常跟學生們說：“生物就像演員一樣，它在‘演戲’，你要‘破案’。但是不要畏難，因為生物也一直在用各種姿態、行動來告訴你線索，你要盡可能去掌握線索，思考和挖掘線索背后生物想要表達的是什么?！?/p>

幾丁質合成酶研究過程本身也“不是那么順利”——楊青曾嘗試以昆蟲、酵母中的幾丁質合成酶為研究對象，結果最終都失敗了，“對于幾丁質合成酶的探究，就像是心中始終放不下的‘心病’，我不想放棄，我有信心攻克?！睏钋嗾f。

每當遇到困難時，楊青總會想起自己最初探究幾丁質的興趣來源——對蟬蛻的好奇——蟬蛻舊表皮的降解過程，需要幾丁質降解酶的參與，而新表皮的合成過程，需要幾丁質合成酶。

通過多年研究，楊青團隊在幾丁質降解酶方面已經有一些突破，但是幾丁質合成酶的科研進展較為艱難。“一想到蟬蛻，就令我心中很快燃起進一步科研探究的興致，失敗的挫折感仿佛一下子消失了?！睏钋嘈χf，這大概就是大自然帶給科研的靈感和力量。

在楊青的帶領下，團隊聚焦問題想辦法，采用生物化學、分子生物學等技術手段進行實驗，逐個突破了蛋白質制樣、解析結構等一個個難題。盡管有的突破需要花幾個星期、幾個月的時間去摸索，有的則需要花上幾年甚至更長的時間，但楊青總是保有一顆平常心，以一種理性而積極的態度看待科研過程中的“成敗得失”，這種心態往往能夠增加成功的機會，“失敗并不會讓我放棄，而是進一步促進我思考，激勵我找到更好的解決辦法?！睏钋嗾f。

當然，行走在科研的漫漫長路上，楊青也曾為沒有思路而自我加壓，也曾會為想一個問題整晚睡不著覺，也曾會半夜兩三點突然想明白某個問題而立馬去記錄。這種“輾轉反側”不是怨天尤人，而是不斷探尋新的思路——對于一個看似“不好”的數據，可能換個角度想，就變成了符合規律的“好”數據；對于一個暫時走不通的“死胡同”，可能轉個彎，又“柳暗花明”了……楊青說，科研免不了要“試錯”，最終必將走上“正途”。

“基礎研究永遠要走在前面”

糧食，自古至今都是關系國計民生和國家經濟安全的重要戰略物資，糧食安全與社會的和諧、政治的穩定、經濟的持續發展都息息相關。完善糧食應急儲備體系，確保糧食市場供應，最大限度地降低緊急狀態時期的糧食安全風險，是我國糧食安全保障體系的重要組成部分。

端穩中國飯碗的關鍵技術，應該掌握在我們自己手中，這是我國農業科學家的共識。隨著全球農業的綠色化和可持續化發展，對人畜和非靶標生物安全的新農藥研發已成為該領域研究的必然趨勢和制高點，而我國的綠色農藥研究，已經嶄露頭角。

楊青常說，藥物設計不能寄希望于去做一個短平快的東西，比如幾丁質的研究，他們做了十五年才取得突破性進展。但是在基礎研究領域，十五年并不是一個很長的時間尺度，并且在邁向產業化的進程中同樣不是，“我相信肯定會有新的突破，但是什么時候突破，我們要有一個理性的判斷”——五年，五十年，都是有可能的。

有研究認為，綠色農藥的原始創新將每年為我國減少約1000億元直接經濟損失?？梢灶A見，一旦條件成熟，綠色農藥將是一片產值巨大的藍海?！叭绻皇菃渭冊O計一個新藥，我們不一定需要那么多的原創，但我們希望在機理層面做到完全的原創。因為對這個領域的推進，我們關注的可能不是自己要獲得多少，而是在理論貢獻上，我們中國學者能占據多大的比例，這也是一種實力的展示?！睏钋嗾f。

“從基礎研究到產業化還有很多偶然性，不能以經濟實力或者其他一些標準去預測。如果說最終實現了產業化，我當然希望是由我實現的，但是基礎研究永遠不能以追求產業化和利益回報為目標”，楊青說。在她看來，隨著各種新技術的產生和成熟，研究周期將大大縮短，這些都是積極的變化。不論怎樣，“基礎研究永遠是走在最前面的，可能不會那么快看到產業化，也是離經濟利益最遠的，但是我們永遠要去做?！?/p>

“農藥不是武器，自然不可戰勝”

目前，全球廣泛使用的70%的殺蟲劑品種只針對5個分子靶標，60%的殺菌劑只針對3個靶標。長期使用針對單一靶標的農藥隱患巨大。而一個新的靶標出現，就可以催生出幾十甚至上百種農藥，能夠極大緩解已有農藥品種的抗藥性問題。在楊青看來，作為農藥領域科學家，不僅要更新靶標，還要幫助公眾不斷更新認識。

“今天我們對農藥的觀念早已經轉變。我們要的，是一個生態調控的過程，而不是去戰勝誰或者消滅誰。蟲子是自然界的代表，人類是戰勝不了自然的。”楊青說。

生態問題是從產生人類文明的那一刻起就已經發生的，楊青認為，“長久以來人類的食物主要依靠種植，人口越來越多，種植需求就越來越大，這就導致在一個很大的區域里面物種單一，這就是一種生態破壞。所以生態破壞是在農藥出現以前就存在的，但是傳統農藥的問題在于，它應該是一種調控手段，而不應該成為一種武器。”

在楊青看來，“以人為本”本來就是科學工作的核心思想，生態與人的可持續發展息息相關，以長遠的環境隱患為代價換取眼前的利益是不可取的，因此“兩山”理論的提出，振奮人心，也恰逢其時?！霸浳覀儾坏貌幻鎸Φ默F實是，只能在糧食安全和生態保護中間選其一，但現在我們已經有能力去嘗試用一種‘微調’手段，不積累毒性、不殺死鳥類、不破壞水源，同時還能保證一定的產量和供給，我覺得我們是可以做到的?！睏钋嗾f。

傳統農藥的使用不是一道簡單的是非題。為了適應人口增長的需求，全球范圍內曾大規模使用農藥。這一定程度上破壞了生態系統，雖然暫時解決了已有的蟲害問題，但也不斷使以前未構成危害的蟲害發生——農民最切身的體會就是：藥越用越毒，蟲越治越多。同時，農田被雨水沖刷，農藥進入江河污染海洋；殘留在土壤中的農藥則通過滲透作用到達地層深處，污染地下水?！都澎o的春天》展示了一個環境惡化，沒有鳥、蜜蜂和蝴蝶的世界，描繪了一個死寂的春天，為全世界敲響警鐘。

1972年，聯合國在斯德哥爾摩召開了“人類環境大會”，并由各國簽署了《人類環境宣言》；1983年，我國禁止把DDT作為農藥；1992年，聯合國發起《生物多樣性保護公約》《氣候變化框架條約》的簽署，各國政府都積極開展環境保護……這些無不標志著人類對生態環境的重視與日俱增。

《寂靜的春天》讓人們從征服大自然的狂熱中清醒過來，而后續科普的缺失卻又使人們陷入對科技的恐懼?！拔覀兊目破兆龅煤懿缓?。很多科普是無效的，甚至是錯誤的?！睏钋嗾f，“事實上，農藥是不可或缺的，只不過是必須要進行改良和優化的。過去農藥有問題不代表將來農藥也有問題。這個更新的過程可能沒有那么快，需要很多人共同去實現。”觀念的變化和普及都需要時間，楊青堅信，科普也是科學家的責任之一。農藥科普或許始于《寂靜的春天》，但絕不能止于《寂靜的春天》。

共同守護人才“生態”

“比我優秀的人很多”，楊青這樣評價自己。但是她也認為，每個人只有在付出了足夠努力的前提下，才能發揮天賦的決定作用，因此年輕人決不要因為天賦不如別人而感到失落和頹喪。

楊青培養學生，既不局限于天賦的篩選，也不局限于項目本身的進展，而是希望在更宏觀的層面上去對學生進行引導。“科研不是一朝一夕的事情，是要你把全部的精力和熱情投入進去的。這需要我們有足夠的韌性跑向終點而不能半途而廢，因此我從不覺得科研人員不需要休息，相反，我們必須要保證足夠的休息，以便在最重要的事情上獲得最高的效率”——楊青認為自己的天賦之一，就是懂得休息。

楊青常對學生說，創造性的思維不可能因為你一天到晚只考慮這一件事就能產生，有時候反而需要強迫自己跳脫出來，“一個項目你感覺沒有頭緒了，就需要把它完全拋開，跟它阻隔一下，去搞搞其他項目。我們會同時開展很多不同的項目，這些項目都是很有前景的，同時開展不僅不會讓你陷入混亂，反而會利于你去切換思維，避免長時間陷入某一個問題中去，那么在科研中也就不容易感到挫敗和焦慮，能夠獲得比較持久的力量?！?/p>

正是基于這種“長期主義”的科學規劃，多年來，聚焦幾丁質生物學研究，楊青團隊在幾丁質合成、降解和修飾等方面均具有豐厚的積累，在開發新的、人畜安全的農藥分子靶標以及農化產品領域取得領先。

關注最新科研進展、和學生討論課題、與同行進行學術交流、撰寫科研論文……作為科研帶頭人，楊青不僅是親力親為的科研實踐者，更是引導科研方向的組織者。為了給團隊成員創造良好的科研環境，楊青會盡全力營造團結協作的科研氛圍，提供前沿的課題想法、領先的科研技術，并進行悉心的指導和培養。

此外，楊青也關注到世界范圍內都尚未解決的女性科學家“隱性天花板”的“生態”問題?！澳軌蜿P注到女性科學家的生存狀態，我覺得首先就是一個進步。但是由于生育造成的科研成熟時間要相對較晚也是事實，這使得女性要付出的努力也確實比男性要多。”楊青說，“從我自己的經歷來說，科研和生活是不矛盾的，是能夠平衡的，但我也了解許多其他女性科研人員的現實困難。我能做的，就是盡可能提供一個公平的平臺——女性不需要額外的照顧和優待，能夠做到公平對她們來說就足夠了。”

尊重人才、關心人才、哺育人才、成就人才，是帶團隊、搞教學所必要的風氣，也是出成果的重要保障。學科“小生態”日益豐富立體，國內科研“大環境”相比過去也整體向好，這些都使楊青對自己的“綠色中國夢”、對國家的科研未來充滿信心?！拔蚁Ｍ业膶W生就像陽澄湖的螃蟹，不管你從哪兒來，到我們這里泡過之后，未來能夠變得不一樣。”楊青笑道。

2014年，楊青被評為國家杰出青年科學基金獲得者，也在這一年，楊青與九三學社結緣。談到加入九三學社的初心，楊青飽含深情地說：“作為九三學社社員，我感受到了一種強烈的歸屬感。”

2016年，加入九三學社不久的楊青就參加了九三學社中央實施的“九三學社杰出人才培養計劃”，先后接受了中國科學院院士武維華、中國工程院院士叢斌的專業指導和幫助。

“在計劃實施過程中，我有幸能夠得到武院士和叢院士的指導和支持，他們一有機會就會參與我們團隊科研項目的討論，為我們的科研提供建設性的思路和建議，幫助學生在項目中發揮更大潛力。”楊青說，“我認為這一計劃十分成功，我和學生們都從這一計劃中獲益匪淺。”

此外，楊青還經常參與九三學社社內組織的線上線下活動，與其他九三學社社員互動交流，相互學習、共同進步。“九三學社是一個大家庭，我很幸運是其中一員?！睏钋嗾f。

闖出一個“綠色”未來

農藥可以有效防控農作物病蟲害，在農業生產中發揮著至關重要的作用，但農藥毒性和病蟲害產生的抗藥性使農藥使用面臨嚴峻挑戰。加速研發安全、新作用機制的農藥是有效解決途徑，而提升農藥研發水平的核心就在于有關農藥分子靶標等基礎理論原始創新的突破。

基于楊青團隊關于幾丁質合成酶這一原始創新研究，在可以預見的未來，一系列針對該分子靶標的綠色農藥有望被進一步探索和創制。“目前的研究只是一個階段性的成果，還有很多未知的科學問題，我們還在繼續探索中?！闭f起綠色農藥的創新，楊青的眼里閃著光。在她看來，農業相關領域的研究是“豐富而有趣”的，激發著她和科研團隊“永遠在路上”。

農業基礎研究成果最終要服務于農作物保護和增產，服務于農民，服務于國家糧食安全大戰略。中國是一個農藥產能大國，但不是原創性大國。如何讓農藥更綠色、更安全，這是一個“卡脖子”的技術，但不是“卡腦子”的硬傷。“目前全世界的農藥品種少，抗藥性高。中國作為農業大國，這個問題是必須要解決的，這是農科人走在糧食安全這條大路上的歷史使命。”

“我們可以通過精準設計的綠色農藥，去抑制幾丁質的合成，從而讓害蟲、真菌由于缺乏幾丁質而死亡，這樣一來，就能夠有效解決病蟲害抗藥性問題，有效防控病蟲害的暴發。這種從源頭上保證安全性的方法，將真正實現綠色農業的目標?？梢哉f在農藥更綠色、更安全的基礎研究上，我們已跨出了重要一步?！睏钋啾硎?，雖然還有很長的路要走，但在綠色農藥研發的這片創新“藍?！?，必定大有可為。

2022年10月，楊青團隊已著手成果轉化應用上的布局，2023年春耕時節，在東北、新疆、安徽等地，楊青團隊研發的創新綠色農藥，開始了小范圍的田間實驗。楊青說，“我們將廣泛地篩選所設計的小分子，確保它是安全高效的?？茖W是共通的，我們也會聯合國內更多的科研院所，邀請全世界優秀的科學家，一起做好農業科技的應用推廣?！?/p>

在農業科技強國的背景下，楊青相信，未來將會有更多的農業前沿技術研究成果從中國出發，走向世界。

從基礎研究到產業化，當然還存在很多風險和偶然性。只不過面對未來，楊青保持著一貫的積極與理性：“我有信心有一天能制造出真正應用于農業生產、造福于人類的綠色農藥，我將不斷為此努力?！?/p>

結語

中國人自古就有對自然規律的不懈探索，和對自然法則的敬畏與感恩。

“既方既皂，既堅既好，不稂不莠。去其螟螣，及其蟊賊，無害我田稚?！笨坍嫷模寝r民去除蟲害的辛勞農作。

“喓喓草蟲，趯趯阜螽?！泵枥L的，則是夏夜蟲鳴的生機盎然。

曾經《詩經》中所描繪的蟲鳴螽躍、穰穰滿家，就是今天楊青這樣的中國農業科學家們刻在心底并為之奮斗的藍圖，更是不久的未來，將繪就在蒼茫大地上的動人長卷。

（孔瑤竹為學苑出版社編輯，趙亮為《團結報》編輯）

責任編輯：林睿琪