一位“不安分”科学家的森林梦——记南京林业大学教授施季森

本刊记者 蔡巧玉

1934年，江苏启东。

在这江海交汇第一缕阳光照耀到的长江口，一众为躲避战乱、饥荒而至的人，正拖着疲惫的脚步，三五成群地由北方走来。这其中，就有施季森祖父一辈的身影。他们来到这个看着一望无际，又似乎难有容身之地的滩涂碱蓬丛生之地，结草成庐，围海造地，用数年时间，靠着肩挑手捧，硬生生地从海里“捧出”一块立锥之地，从此在这里生存下来。

18年后，施季森就出生在这个凭借祖辈的力量，“无中生有”创造出来的土地上。每当听到长辈们谈论起当年这一非比寻常的经历时，施季森总感到热血沸腾。他认为自己的性格中多少继承着一点祖辈们这种倔强精神。这种精神，用施季森的话来理解，就是面对一个陌生的环境或者困难的境地，再苦再难也不放弃，一定要想一切办法，创造条件生存下来并且要发展起来。

这一流淌在施季森血液里的精神，在他后来的学业和科研事业的奋斗之路上得到了不断的诠释。

“不安分”的心是成长路上的动力

施季森在聊天中最常用来形容自己的词是“不安分”。然而，恰恰是他内心那种不断进取的“不安分”，让他时刻燃烧着强烈的渴望知识，求变创新的激情，成就了他在人生道路上的不断进步。

施季森出生于1952年，正是成长于那个建设新中国热情高涨、百废待兴、生活艰苦的年代，父母不得不日夜忙于挑灯夜战式的劳作，无法顾及家里幼小的孩子。身为家中长子的施季森，从6岁开始就尝试着料理家务、照顾弟妹。小小年纪，贪玩是天性，而过早的生活磨练，使得施季森在同龄的孩子中，过早地多了一点成熟和依稀想要改变的萌芽，多了一份对学习的渴望和对未来的憧憬。

清末民初临海之滨的启东，因各种缘由汇集到一起的新移民中，不乏书香门第后裔。田边地头、灯前月下，自告奋勇者讲述着引人入胜的历史故事，深深地吸引和搅动了施季森幼小心灵中的求知欲。坊邻间也传阅着诸如《三国演义》《西游记》《红楼梦》《水浒传》《隋唐演义》等这样的木刻版小说，施季森想方设法借来吃力地“啃”起来。即便是去挑猪草，也要在篮子里面藏上一本书，见缝插针地“啃读”。那时候，他还只有三年级，字还没有认全，但凡遇生字，就去请教“字典先生”，日积月累，积少成多，慢慢在玩伴中，施季森多了一个外号——“冷字先生”。同学间形成了一种惯性，遇到生僻字，去问施季森总能得到答案。

书读多了，施季森深深体会到“知识改变命运”的力量，当时在他心灵深处有了两个理想，其中一个是做一名医生。当年缺医少药，他目睹了亲人和邻居因于病情得不到及时救治带来的痛苦，他希望能用自己的能力减轻他们的病痛。另外一个理想是学习机械，用制造机器来改变父母终日面朝黄土背朝天的辛苦境地。

有了梦想，施季森对于知识的渴求就更加旺盛了，但是他“不安分”的心，并没有得到父母的支持。在那个艰苦的年代，家长们都希望自己的孩子平平安安无妄无灾度过一生就是最好的结果，再加上家境并不富裕，所以父母并不同意他继续考学的愿望。

当时学校校长，也是施季森的班主任，一直给予他在学习上的不断激励和帮助。同时在考初中之前，班主任差不多天天跑到家中做他父母的思想工作，终于让老两口同意了孩子去参加升初考试。结果施季森不负众望，成为当年乡里唯一考上启东中学的孩子。

没想到初中上到第2年，就遇上“文化大革命”。学校停课，同学们都跑回家种地去了。而“不安分”的施季森没有选择回家，而是留在学校泡图书馆。那个时候他正对无线电感兴趣，为了搞明白其中的工作原理，他自学了很多专业书籍，动手捣鼓最原始的“收音机”。后来还在自家的房子上架起了高高的天线，接收信号听广播，还险些被治罪。

1971年，高中复课，虽然又遭遇到家里的反对，但是对知识极度渴望的施季森还是倔强地和父亲“约法三章”，完成了高中的学业。就这样，19岁的他成了整个村子里学历最高的人。

这个时候，组织上安排施季森当村干部，一下子要解决300多张嘴的吃饭问题成了这个毛头小伙的心头大事。面对这一份突如其来的担当，施季森并没有回避，他拿出了骨子里那种不服输的劲头，向长者请教，从物资回收站旧书堆中翻寻有用的科技资料，在实践中边学习，边探索科学种田。第一年带领大家种水稻和棉花，应用农村科技类杂志上学到的知识，他力排众议坚持科学种田。秋收时节，棉桃吐絮，稻谷丰登，粮棉双双获得高产，人均收入比邻村高了不少，一下子众服全村。这进一步增强了他依靠科学种田的信心，也让大家意识到了科学种田的重要性，而这也算是施季森与农林业结缘的开始。

由于出色的工作表现，施季森成了先进典型人物，受到县政府表彰，还加入了中国共产党。他以更加饱满的热情投入科学种田，持续保持了粮棉双高产纪录。1974年，他获得了被组织推荐上大学的机会。怀揣着年幼时当医生和机械工程师的梦想，施季森的第一志愿填报江苏新医学院，第二志愿为镇江农机学院。然而，命运却为施季森打开了另一扇窗户，他被录取到南京林业大学（原南京林产工业学院）林学专业学习。这一录取决定直接改变了施季森的职业生涯轨迹。

两代科学家40年光阴的杉木育种情缘

南京林业大学源于1902年创办的三江师范学堂，历经多次变迁，学校前身为中央大学（创建于1902年）森林系和金陵大学（创建于1910年）森林系，1952年合并组建为南京林学院，是当时全国的高等林业院校之一。

施季森回忆当年情景时坦言：“我并不知道林业大学这所学校，所以当时知道这个结果后还闹了一阵小情绪。”但他很快自我调整定下心来开始学习，迅速恢复了学霸本色。“当时班上坚持学好外语的同学不多，我是坚持不懈的5人之一”。当时买不起、也买不到参考书，图书馆借期又短，施季森就去学校的图书馆抄书。为了学好英语，他抄了整整两本大部头的语法书，缩编成适合自己学习的精编本。对专业知识他同样全身心投入，除了教科书，他几乎翻遍了学校图书馆里的专业书。他的勤奋和努力得到了学校肯定，1977年毕业留校任教。

1977年，国家恢复研究生考试。“不安分”的施季森自然不会放弃继续做学问的大好机会，他参加考试，并且成功考取，成为我国高校恢复研究生招生工作以来的第一届研究生,师从于我国林木遗传育种学创始人叶培忠教授和我国著名的林木育种学家陈岳武教授。

导师陈岳武，在施季森眼中是科学研究的“拼命三郎”，当时他跟随着导师在我国“杉木之乡”福建省洋口林场开展杉木良种选育的研究。杉木是我国南方特有的重要针叶用材树种，人工林面积和木材产量占全国四分之一左右，在国民经济和民生经济中具有重要作用。杉木一代遗传改良选育的良种苗木造林，比一般杉木材积增产15%～20%，最优家系子的材积增产60%～70%，研究成果达到了国际先进水平。从而获得了1985年林业部科技成果奖一等奖和1987年国家科技进步奖一等奖，这是全国林业系统针叶树种遗传改良的第一个国家科技进步奖一等奖。由于长期忘我地工作，导师陈岳武先生积劳成疾，药石无医，不幸于1985年元月去世，享年仅50岁。

导师未完成的事业和追求一下子全部落在了施季森的肩上，年轻的施季森深感责无旁贷，“怀念陈老师最好的方式就是持之以恒做好杉木良种选育事业”。当时施季森已经由学校派遣，持英国女王基金资助去英国深造。他还是选择放弃这次难得的深造机会，留在国内继续着导师未尽的杉木育种事业。

在林木育种的道路上，施季森善于思考和前瞻，发扬和光大陈岳武先生留下的科研思路和指明的遗传改良方向。当时，国家木材资源十分缺乏，提高木材的产量是当务之急，所以只要长得快就好，就像解决粮食问题一样，先解决“温饱”再解决“好吃”。在杉木和中国其它树种的第一代遗传改良中都是以生长量为主。而从杉木第二代遗传改良开始，施季森敏锐地觉察到，随着人们生活水平和杉木木材的市场变化，木材品质性状的改良是必然趋势。他开始和团队成员着手探索杉木生长和木材品质性状联合遗传改良的理论和方法。通过12年的潜心系统研究，不仅发明了两阶段独立选择的生长和材性联合遗传改良的理论和方法，而且还揭示了杉木生长和材性性状遗传变异规律，发现了生长和品质兼优的优良种质资源分布中心；第二代遗传改良在实现生长量累计遗传增益达到45%的基础上，木材比重又提高了8%～10%。他带领的团队成为在国内第一个考虑和攻克杉木生长和木材品质联合遗传改良难题的林木育种工作者，研究成果有力地推动了我国林木生长和木材品质性状联合遗传改良的进程。1993年，研究成果获得了林业部的科技进步奖二等奖，1995年获得国家科技进步奖三等奖。

从20世纪70年代跟随导师完成杉木第一代遗传改良走到今天，40年的光阴荏苒，施季森一直关注世界林木遗传育种的发展前沿，在一线从事着杉木遗传育种研究。他提出了“杉木多世代遗传改良”理论和方法，主持完成了第二代和第三代杉木生长和材性联合遗传改良，并带领团队与国际上林木遗传改良先进国家一并进入到了第四代的遗传改良研究。在开展常规育种、种质创新的同时，密切结合分子标记辅助选择育种技术、开展林木新品种选育、现代生物技术优质种苗繁育技术等方面的研究，在福建省洋口国有林场建成了我国第一个国家级杉木种质资源保存库，率先开展了杉木第三代育种和第三代种子园建设，实现了杉木优良无性系种苗的组培快繁产业化生产。他早年培养的博士郑仁华，在福建省林科院继续从事杉木遗传改良，从团队的得力助手已成长为教授级高工、全国科技界劳模、科技部科技创新领军人才和新一代杉木育种专家。师生共同主持的杉木第三代遗传改良成果，分别获得福建省科技进步奖二等奖（2010年）和一等奖（2016年）。几代人的不懈努力和创新，为我国杉木遗传育种研究、良种的推广应用，做出了突出贡献。

从“一个细胞到一片森林”的良种高效繁育创新之路

林木良种及其高效是现代林业发展的基石。除了倾注于针叶树杉木良种遗传改良，在20年前，施季森还把关注的目光聚焦到了另一种重要阔叶树种——鹅掌楸的高效繁殖上。鹅掌楸，在大家的眼里充满了陌生感，但在施季森眼中可不一般。据他介绍，从地质年代上讲，鹅掌楸和早已灭绝的恐龙一样古老，是孓遗的珍稀树种。现在仅存两个种，一种是鹅掌楸，分布在我国长江流域以南，另一种是北美鹅掌楸，分布在美国东部。

中国鹅掌楸和银杏树一样，是国家二级濒危保护植物。因为花开形似郁金香，它就有一个非常漂亮的名字叫“Chinese Tulip Tree”，即“中国的郁金香树”，又由于它的树叶形状如老北京人穿的“马褂儿”，所以人们又亲切地称它为“马褂木”。全身都是宝的鹅掌楸，不仅用途广，而且价值高，还具祛风除湿等作用，被收入中国药典。但在自然条件下，鹅掌楸的种子饱满率一般不到15%，发芽率仅为5%左右。有性繁殖能力低下，导致鹅掌楸处于濒临灭绝状态。

施季森向记者解释道：鹅掌楸是靠昆虫媒介传粉的植物，在长期的演替过程中，鹅掌楸分布区的资源不断遭受破坏，群体数量和物种多样性的下降；特别是鹅掌楸生存环境不断碎片化，传粉媒介昆虫的减少，直接影响到了花粉的传播和鹅掌楸的授粉质量，天然结实率下降到5%左右，鹅掌楸的生存到达了濒危的边缘，被列入中国二级濒危保护树种。

“提高鹅掌楸的繁殖力，培育速生优质的新品种无疑是最好的保护办法。近60年来，通过南林大的几代从事鹅掌楸研究的科学人孜孜不断的努力，逐步攻克了拯救鹅掌楸的一道道难关”，施季森向记者描述了这一艰难而有意义的历程。早在20世纪50年代末60年代初，中国林木遗传育种学创始人，南京林业大学叶培忠教授以鹅掌楸为母本，开展与北美鹅掌楸的人工杂交育种研究，在世界上首次获得了鹅掌楸的种间杂交种。鹅掌楸属种间人工控制杂交，不仅大大提高了繁殖能力，而且还获得了非常显著的杂种优势。实验表明：25年生杂交鹅掌楸树高21米，胸径63.7厘米，单株材积2.23立方米。同时种植的鹅掌楸树高仅17米，胸径21.2厘米，单株材积0.20立方米；北美鹅掌楸树高17.5米，胸径30.1厘米，单株材积0.41立方米，杂交鹅掌楸生长优势十分显著。杂交鹅掌楸不仅生长迅速，材质优良，而且树形美观，叶形奇特，花朵艳丽，秋叶金黄，极具观赏性。同时，杂交鹅掌楸还具有较强的抗病虫能力、适应能力和无环境污染等优良特性。南林大专家将杂交鹅掌楸种苗送到祖国各地进行试种获得成功，使现存的鹅掌楸适生区得到了很大的拓展，北至北京、西安，南到云贵高原；东抵沿海江岸，西及川藏边界，均能见到鹅掌楸的成功拓展，形成了杂交鹅掌楸种苗供不应求的局面。但由于杂交鹅掌楸高效繁殖技术一直没有取得到重要突破，种苗始终没有形成规模化生产，严重制约了杂交鹅掌楸的推广应用。杂交鹅掌楸的推广仍然步履艰辛。

20年前，如何改变杂交鹅掌楸种苗供不应求的局面这个问题，摆到了施季森和他的同行们的面前，他们希冀有朝一日，能突破杂交鹅掌楸的种苗繁育的瓶颈。在随后的20年里，施季森带领团队在鹅掌楸树木育种的道路上不断地在探索，寻找新的突破口，那份“不安定的心”始终在鼓舞、激励着他，带领团队开展攻关。

研究团队系统地研究了鹅掌楸繁殖生物学特性，从理论上阐明了不同交配系统中杂交可配性差异以及杂种优势表现程度，证实了鹅掌楸自交不育性，为该属种间杂种优势利用和简化杂交育种技术提供了科学依据。理论上的突破，不仅扩大了杂交育种的亲本来源，而且还提高了杂交育种的效率，加速了杂交鹅掌楸的繁育和种苗的市场供应。杂交鹅掌楸还在北京落户和“开花结果”了，成为了2008年奥运会的指定树种，进一步丰富了北京奥运会“绿色奥运”的内涵。而由于对鹅掌楸属种间杂种优势机理的阐明及其产业化开发所做出的突出贡献，施季森和他的团队荣获得2005年国家科技进步奖二等奖。

随着国民经济快速发展，全球气候变化和木材短缺加剧，增加我国的森林面积和蓄积刻不容缓。林木良种是提高人工林产量和质量的根本保障。加速林木良种的繁育，成为了国家的重大需求。面对国家的重大需求，施季森教授团队并不满足于在杂交鹅掌楸杂种优势机理和利用上取得的进展，而是开始进一步思考利用工业化的理念，推动林木良种繁育这个传统种业的现代化，实现林木良种生产的种业革命。

从20世纪90年代开始，为攻克杂交鹅掌楸高效繁育技术障碍，施季森领导的团队系统分析了国内外生物技术的发展趋势，开始另辟蹊径，寻找更为高效的林木良种繁育新方法。查阅文献过程中，施季森发现医学界关于“动物胚胎干细胞”发育可逆调控理论，最早施季森是来自受“植物细胞全能性”理论的启发而提出来的，而非医学界的新发现。根据植物的细胞具有全能性理论，植物体的每个细胞不经过有性生殖阶段，在适宜的人工培养条件下，都有可以发育成为一个完整的体细胞胚，再生成为一个植株的潜在能力。对于植物细胞全能性以及体细胞发育进程可逆调控的参悟，令施季森和他的团队兴奋不已。他们清醒地认识到，发展林木细胞工程技术将是加速林木良种繁殖，实现工业化生产的高效途径。于是，他提出了“给我一个细胞，还您一片森林”的大胆设想，带领团队开始了杂交鹅掌楸细胞工程种苗繁育技术及其工厂化生产通用平台的探索之路。

科技创新的道路也并非是一片坦途。细胞工程种苗繁育的技术创新充满了未知和艰辛，在项目启动后的最初两年时间里，施季森和团队重要成员陈金慧教授经常忙碌到午夜，不断探讨分析实验中出现的问题，修改实验方案，但进展甚微。施季森感叹：“所谓‘十年树木’，林木不像水稻等一年生作物，林木树体高大，生长周期很长，林木育种研究更需要耐心，来不得半点急功近利。”施季森说，可能多数的尝试都没有理想的结果，但不去尝试肯定不会有结果。所以，有了准确的理论和方法，坚持不懈是成功的“敲门砖”。

施季森及其团队在研究遇到的困难面前没有退缩，经过6000多个日夜持续不断地奋力攻关，不断总结、提高和优化工艺路线，终于取得突破性的进展。从鹅掌楸杂种胚中成功分离到“胚性干细胞组织”，通过对培养细胞微环境的定向调控，实现了胚性干细胞组织的离体高效增殖，体细胞胚胎发生和体胚的同步发育，终于形成了杂交鹅掌楸、杉木等10多种重要树种的良种体胚高频发生，体胚同步化发育，同步化萌发成苗，胚性材料超低温长期冷冻保存和复苏方法等体胚发生技术体系，实现了林木良种细胞工程快速繁育，切实解决了常规技术难于繁育的林木良种的高效和规模化繁殖难题。杂交鹅掌楸体细胞胚胎发生和植株再生技术难关的突破，把基础和应用基础研究成果，转化为产业化实用技术、现代规模生产技术和管理体系，终于逐步成熟，达到了产业化的程度。

如今，在一个个铺着特殊培养基的玻璃培养皿中，滴上那么几滴林木胚胎干细胞培养悬浮液，每个液滴里面活跃着数百个胚性细胞，当细胞着落在灭菌的全营养体胚培养基上后，进入一道一道程序化的培养流程，一个月后这些胚性细胞发育成了成熟的种胚，再转移到发芽培养基上培养一个月，一株株茁壮成长的杂交鹅掌楸幼苗就呈现在面前了。施季森经常挂在嘴边的那句“给我一个细胞，还您一片森林”，不再是一个煽情的口号和遥不可及的梦想，这一切，切切实实就发生在了眼前。凭借着“林木良种细胞工程繁育技术及产业化应用”这一研究成果，他的团队荣获了江苏省2015年度科学技术奖一等奖，以及2016年度的国家科技进步奖二等奖。

产业化发展：遇到合适的企业是一种缘分

与团队成员合影

“林木体细胞胚胎发生和植株再生技术将加快我国难于用常规技术繁育的重要树种的良种壮苗，节省林木种业经济和时间成本，改变‘一粒种子育一株苗’的常规繁殖方式，实现林木良种规模化、产业化生产，满足不断扩大的市场需求。”施季森坚定地认为，科技创新的最终目的，是为了转化与运用。知识既要写在书本上，更要书写在大地上！真正转化为生产力，推动社会向前进步，这才是最重要的本质目的。

现代生物技术在林木遗传育种中的应用不仅正在推动着世界经济和社会的发展，也对整个国际科技战略发展格局产生着深远的影响。因此，许多国家把发展生物技术作为重要国策，世界上许多著名的企业也纷纷注入巨资投资生物技术产业。而在施季森看来，在我国真正实现这种产业化还有很多事情要去做。

20多年来，施季森团队从产业化角度做了大量探索，有成功也有失败，而更多的是走弯路。在他看来，迫于市场的压力，公司更加倾向于关注企业的“短平快”的效益，而鲜于光顾基础性、高风险的课题和项目。施季森甚至形象地把与企业谈科技成果的合作和产业化的转化过程，比喻为“谈恋爱”。彼此不仅要有诚意，有智慧，而且双方是否有共同语言，能遇到合适的企业是一种缘分。

而这一段缘分，在2013年的时候到来了。全国首家以森林资源培育为主业的国有上市公司——福建金森林业股份有限公司与南京林业大学达成合作协议，携手建成了以杂交鹅掌楸细胞工程为主的规模化基地和杂交鹅掌楸种苗细胞工程繁育中心，通过杂交鹅掌楸细胞工程良种繁育技术研发和产业化开发，实现了年产2000万株杂交鹅掌楸体胚苗产业化。

在福建金森按GMP标准建立起来的林木细胞工程厂房中和示范林地里，记者考察了由一个个体细胞如何变成一片森林的全过程。从选取鹅掌楸优良杂交组合的聚合翅果，低温冷藏保存，到剖开聚合果到无菌状态下分离出“胚性干细胞”，接种到专用培养基上诱导胚性愈伤发生和增殖，再到建立胚性细胞悬浮系，进行液体培养成体细胞胚，又如同种子那样，勃发着生命的朝气——发芽，生长，成苗，成树，成林……

记者透过眼前这座标准化的林木种苗“工厂”的“脊梁”，沿着无际的山野，放眼望去，一片片绿油油的杂交鹅掌楸林，仿佛是风卷云舒般展开的一座座金山银山……

福建金森集团的首任董事长王国熙高工，有着30多年从林经历，也是一位有着绿色情怀的科技专家。他深切地意识到科技创新对于企业的引领和支撑作用。提出了在传统林业加速提质增效、转型升级过程中，利用新科技加速优质森林资源向优质资本转化进程，培育传统产业新的增长点的理念。正是基于科技是企业发展助推器的共同认识，使得高校和企业的合作得到不断深化和滋养。施季森深信一点：无论是科研还是科技成果在企业的转化，只要你真正“用上心”了，就会朝着你预期的方向和目标发展。

在我国，在林木育种有重要贡献的专家不在少数，从事科技成果推广转化的也不少。但是很多情况下，常常是在成果转化到达产业化前的最后一公里“戛然而止”了。在谈及成功秘诀时，施季森坦言：同企业合作，科技人员要做好思路和角色的转变！要从科研为主的思路，转变为技术研发为主，进而转变为以产业化过程中的技术管理、技术服务为主。要为企业培养好企业的核心技术力量，再带出一支技术精准的队伍。在与企业合作过程中，要在企业跟一段，送一程，做好技术转化后续服务。

“项目研发的早期，在镇江一个企业中试。很多时候哪怕是半夜接到企业求助电话，我也直接开车去工厂，在第一时间做好技术服务。”施季森说，如果做不到这一点，没有从角色上、意识上转换到为企业服务的频道上来，很多成果转化很难有长效的后续合作成果。

时光荏苒，施季森在林业领域奋斗了40年。人生的宝贵年华都与林业结下了不解之缘。“十年浩劫”之后，我国林业事业经历了从百废待兴，到逐步发展起来的过程。今天，中国的林木育种走进一个飞速发展的新时代。施季森也成为了我国林业育种界一名“老兵”和有发言权的科学家之一。但他仍然要求自己，秉承一种不断探索和求实的科学精神。在他看来，这种精神是自主创新、敢于超越的精神，是精诚协作、持之以恒的精神。

60多岁的施季森，依旧像当年那个“不安分”的年轻人一样充满了活力和想法：“随着科技的飞速发展和我们的科研快速进展，我们可施展的空间越来越大，我们和企业合作的需求也越来越多。比如，我们要尽快实现林木良种细胞工程繁育生产线的自动化、智能化技术的研发，这不仅仅是将来发展的大势所趋，而是将来已来。另外，我们已经计划与企业成立一个股份制的研究院，培养出更多的现代林业种业人才，孵化出更多的科技创新成果，不断延伸未来林业产业的新兴产业链……”

“十年树木，百年树人”。育林成材、育人成才、转化成果、培育产业，在施季森眼中如同车之四轮等同重要，他决心在践行“育林、育人、成果、产业”之路上，砥砺前行，做出自己的应有贡献。