从事结构植物学科研工作50年的体会

胡正海

(西北大学 生命科学学院，陕西 西安　710069)



·生命科学(特约稿件)·

从事结构植物学科研工作50年的体会

胡正海

(西北大学 生命科学学院，陕西 西安710069)

通过结构植物学领域50多年科研工作的实践，在资源植物的分泌结构、异常结构以及药用植物的结构发育与药用成分的关系方面取得系统的、创新性的成果。在长期的科学研究实验中，对如何做好科研工作有几点体会：要有稳定的科研方向，系统的科研思路，并且要持之以恒；要随学科的发展，引进新理论和新技术，不断提高科研水平；要出成果、出人材，促进学科发展。

结构植物学；资源植物；结构发育；次生代谢产物

结构植物学(即植物解剖学)是植物学科的一个分支学科,其主要任务是研究植物的细胞、组织和器官在个体发育、系统发育和不同生态环境中的显微结构和超微结构及其发生、发育规律,以及如何利用这些规律为生产实践服务。结构植物学科已有300多年的发展历史,该学科的理论知识和实验技能是高等学校生物类和农、林、中药类专业的植物学基础课内容的重要组成部分,同时也是从事以上专业的科研、生产工作的重要基础。

我从1953年开始承担西北大学生物系本科生植物学的教学工作,包括讲课、实验指导、野外教学实习和学生课外活动。通过多年的教学工作实践和学习钻研,在植物科学的理论知识和实践技能上得到进一步提高,并取得较好的教学效果。1957年学校根据植物学专业建设的需要选送我到北京大学生物系进修结构植物学。其生物系主任张景銊院士是我国结构植物学的奠基人,我得到了结构植物学专门知识和科研能力的系统训练及北京大学学术思想的熏陶。1959年返校后,除继续担任植物学课程的讲授外,还为植物学专业高年级学生开设了植物解剖学、植物形态学和植物生物学技术等结构植物学领域的课程和指导毕业论文。我在完成上述教学工作的同时,开展了结构植物学领域的科研工作,并坚持50多年。重点研究资源植物的发育解剖,在植物分泌结构、植物异常结构以及药用植物的结构发育与药用成分的关系等方面取得系统的、创新性的成果。通过长期的科学研究实践,对如何做好科研工作有几点体会。

1　研究方向要稳定，且要持之以恒

选择科研方向和课题是科学研究的首要环节。结构植物学虽是植物学科中一个分支领域,但需要研究的问题不少。我在北京大学学习时,就注意收集本学科国内外的研究进展资料,考虑自己今后的科研问题。返校后,根据科研选题三原则:重要性、独特性和可行性,联系本单位实际分析认为,资源植物的理论和生产实践研究是一项战略性研究任务。结合结构植物学的特点,研究资源植物的发育解剖,重点揭示其经济利用部分的结构发生、发育规律以及与其有用物质的关系,可为其合理开发利用提供依据。西北大学地处我国西北,以西部植物为主要研究对象,既有地区特色,又可为本地区经济建设做出贡献。科学研究工作要从大处着眼,小处着手。研究方向确定后,1960年开始首先选择主要分布在我国西部地区新发现的橡胶植物猫屎瓜(Deciasneafargesii)为研究对象,研究并阐明其产生和贮存橡胶的乳汁道的特殊发育规律、橡胶产生与结构发育的关系,工作中还创制出一种植物含橡胶组织制片的新方法[1-8],其研究成果获陕西省科技进步奖。20世纪70年代系统研究了我国特有的化工原料植物漆树(Toxicodendronvarnicifuum)(陕西为生漆主产区)的生漆产生、贮存结构乳汁道的分布、发育规律,生漆的产生部位、转运途径和贮存场所,选育漆树优良品种的解剖学指标等[9-28],其研究成果“漆树乳汁道的结构规律及应用”获国家科技进步奖。80年代后,我们建立了科研团队,并培养研究生,获得了国家和省部科研基金的资助,资源植物的研究逐渐扩展到芳香油植物、纤维植物、蜜源植物和药用植物,研究内容由传统的解剖学深入到结构发育与其次生产物的关系,总结发表了400篇学术论文，并培养出一批结构植物学人材,在国内形成特色。回顾半个世纪的研究历程,深切体会到从事科学研究工作首先要选定合适的研究方向、系统的研究思路,一步一个脚印往前走,持之以恒。由于研究方向明确,研究内容系统深入,有利于申报科研基金资助,我们先后获得14项国家自然科学基金,20余项省部级科研基金资助;有利于培养合格的研究生,我指导的70多名博、硕士生的论文选题多数属基金项目,其研究内容明确、科研经费有保证;有利于师生共同的科研成果总结、成书和报奖；我们的科研成果除先后发表400篇学术论文外，后来还在此基础上总结出版了5本专著、1本国家教材,如《植物异常结构解剖学》(高教出版社,1993)、《植物分泌结构解剖学》(上海科技出版社,2012)、《药用植物的结构发育与药用成分的关系》(上海科技出版社,2014)以及《植物解剖学》(高教出版社,2010，国家规划教材)[29-35]；并先后获得国家科技进步奖三等奖1项,陕西省和宁夏自治区科技奖一等奖各1项,教育部自然科学奖二等奖1项,陕西省科技奖二等奖3项、三等奖5项,商业部科技奖三等奖1项以及陕西省自然科学优秀学术论文奖一等奖7项。还先后到德国、日本、以色列和美国进行学术交流。

2　注重不断引进新理论和新技术

20世纪的80-90年代是我国传统的结构植物学的发展时期。90年代中期,生命科学迅速发展,分子生物学渗入植物学科,学科间相互渗透和交叉,植物学科中重大问题开展跨国界、跨学科的综合性研究。在此种学科发展形势下,我们面临科研工作如何跟上形势和继续发展的问题。通过分析认为资源植物的保护、合理开发利用的理论和生产实践研究是一项战略性研究,我们进行的资源植物发育解剖研究属于应用基础研究应该继续坚持,但应引进新理论、新技术，实行学科交叉,使其在原有基础上有新发展。为此,我们从20世纪90年代开始引进了组织和细胞化学、植物化学等理论和技术,实行学科交叉,深入研究药用植物的结构、发育与其药用成分的关系,探讨植物的结构发育与其次生代谢产物的合成、转运和贮存的关系,并为提高中药材的产量和质量提供科学依据。我和博士生先后研究了14种药用植物。例如芦荟(Aloe),为历版《中华人民共和国药典》收录的中药,其主要药用成分为芦荟素(蒽醌类化合物),但其药用成分与芦荟的结构和发育的关系尚缺乏系统的研究报道。我们应用学科交叉的手段,在阐明芦荟茎、叶内部结构的基础上,应用组织化学定位的方法揭示了其芦荟素仅贮存在叶片维管束的大型薄壁细胞中,进而用发育解剖学方法阐明了大型薄壁细胞来源于原形成层, 属于特殊的适应贮藏功能的韧皮薄壁细胞,澄清了国外对其来源的争议。并应用透射电镜技术结合自创的芦荟素细胞化学定位方法阐明了芦荟素在叶片同化组织细胞的叶绿体内合成,通过质外体途径转运到大型薄壁细胞内贮存。以后又比较研究了我国和以色列的9种芦荟属植物叶片的结构特征与芦荟素含量的关系,同植株上不同叶令的叶片结构与芦荟素含量的关系,总结出不同叶片的结构特点与芦荟素含量的相关性。以上研究结果揭示了芦荟的结构、发育与其芦荟素的合成、转运和贮存的关系,并为其采收加工和良种选育提供了科学依据。先后总结发表了21篇学术论文[36-56],并获得陕西省科技奖。为此,在以后的近20年中,我们的科研方向没有改变,但由于实行了学科交叉,使科研工作注入了新活力,从而先后获得6项国家自然科学基金和8项省科研基金的资助,发表了150多篇学术论文。师生共同的科研成果《药用植物的结构发育与药用成分的关系》2012年获陕西省科技奖二等奖,并获得上海科技专著出版基金和国家科学技术学术著作出版基金的资助,其专著2014年已由上海科技出版社出版。国家出版基金委的评审专家意见认为:该书融合多学科的理论和技术,系统阐述了药用植物的结构、发育规律,以及与其药用成分积累的关系,为控制药用植物的质量提供了依据。弥补了传统药用植物研究及其专著中在学科交叉方面的不足,为目前此领域不可多得的系统性著作,是我国药用植物领域一部优秀专著。

3　要出成果、出人材,促进学科发展

出成果、出人材是科学研究工作两项任务,与高等学校培养合格的专业人材这一主要任务一致。我在西北大学执教60年中,前30年主要从事本科生教学,同时开展科研工作,与其他教师一起培养了一批植物学专业人材,如路安民(原中科院植物所所长)、陈书坤(原中科院昆明植物所副所长)、李丽才(原中科院应用生态所副所长)。后30年除本科生教学外,先后指导了15届45名硕士、17届29名博士。他们都参与我的科研工作,在工作中积极培养研究生的独立工作能力和创新能力。同时针对不同生源的学生实行了因材施教,例如对在职博士生的论文选题尽可能选择其单位所在地区的重要资源植物为研究对象,以便毕业后继续研究,为本地区做出贡献。例如宁夏大学的彭励教授研究乌拉尔甘草、郑国琦副教授研究宁夏枸杞,返校后都先后获得2项国科基金资助;河南师大李景源教授研究芦荟和李金亭教授研究牛膝、吉首大学刘世彪教授研究绞股蓝、运城学院滕红梅教授研究远志、赵猛副教授研究漆树,返校后都获得国科基金资助,推动了各地本学科的科研工作。在已毕业的70多名研究生中,除少数人在国外,其他的分布在18个省(市)的高校和科研单位,都已成为植物学的学术骨干,其中已有36名教授或研究员,还有5名担任副校长。近10年来,二年一次的全国植物结构与生殖生物学学术会上，会议代表中的西北大学校友就占1/4以上,从而为植物学科的传承做了一定贡献。由于我们在植物学科的科学研究和人材培养的贡献,1990年国务院学位委员会批准为植物学博士点(西北地区首个植物学博士点),2002年我校植物学科被教育部评为国家重点学科。

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(编辑徐象平)

作者简介　　胡正海,男，曾为西北大学生命科学学院教授、博士生导师、植物研究所所长、植物学博士点和植物学全国重点学科学术带头人。

曾先后主持国家自然科学基金项目14项,发表学术论文390余篇,出版《植物异常结构解剖学》、《中国药用植物种子的形态鉴别》、《植物解剖学》等6本专著。先后获部级鉴定成果2项,国家科技进步奖三等奖1项,陕西省和宁夏回族自治区科技进步奖一等奖各1项,教育部自然科学二等奖1项,陕西省科技进步奖二等奖3项、三等奖5项,商业部科技进步奖三等奖1项,陕西省自然科学优秀学术论文奖一等奖7项。并先后到德国、日本、以色列、美国进行学术交流。

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，西北大学教授，博士生导师，从事植物学研究。

Q942.1

A

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