写代码的马铃薯医生

文/金凤

站在贵州省贵阳市息烽县南挢村的马铃薯田中，眼前的一幕让董莎萌心疼不已：田间大片马铃薯叶子和茎杆上布满了病斑，已经接近枯萎。“太惨了，这是马铃薯晚疫病，2000亩的马铃薯可能颗粒无收。”

董莎萌是南京农业大学植物保护学院的教授，为了缓解疫情，他带着学生连夜对患病马铃薯进行采样分析。

一个月后，董莎萌和他的团队破解了致病菌的基因组，并筛选出抗病性好的马铃薯品种，推荐给当地人。“明年，那里的农民就可以种这些抗病品种了。”董莎萌说。

追着疫情跑

在董莎萌的办公室，常年备着户外鞋、冲锋衣、GPS定位仪和大量的采样袋。一旦听说哪里有晚疫病疫情，他背起背包，说走就走。“我们赶病害，拖拖拉拉就会错过最佳采样时机。”

董莎萌像一位植保界的外科医生，在全国的马铃薯晚疫病疫区追着疫情跑。并不是所有的致病菌破解都有贵阳这样的好运气。2008年我国西南地区的马铃薯晚疫病大爆发，专家们至今还不知道病原菌长什么样，为什么会大爆发，所以没法有针对性地防控。

董莎萌

准备与晚疫病打一辈子交道的董莎萌，当年是误打误撞进入这一行的。高考那年，他被调剂进南京农业大学植物保护专业。阴差阳错的选择，终于让他在4年后看到了价值。

董莎萌至今记得，大四在南江浦农场田间实习看到的震撼场面，不打农药的农作物一个晚上就被害虫吃得精光，“以前觉得农民打农药，是贪心，想提高产量，但不打药粮食就颗粒无收，怎么办？”

植物受害的惨状深深戳中董莎萌，他选择继续深造。他在南京农业大学硕博连读后，又赴英国、加拿大等国的科研院所留学，研究植物微生物。

中国的马铃薯产量世界第一，国家推行了马铃薯主粮化战略，而晚疫病是马铃薯的头号病害，如果弄清晚疫病流行与发病的规律，就可以少打农药，指导农民精准选育，丰产丰收。

2014年，董莎萌回国发展，在南京农业大学组建“作物疫病基因组学”实验室，推动我国晚疫病监控实现从传统分子标记到全基因组水平，再到表观基因组水平。

生物研究跨界大数据

在南京农业大学理科楼的一间实验室里，董莎萌小心翼翼地取出一盒培养皿，里面保存着2008年西南地区爆发马铃薯晚疫病疫情时的菌株，那是他历经4年，辗转30多家机构后，去年才在贵州农科院植保所的协助下找到的。他一直没有放弃破解它。

2015年，他集成了晚疫病基因组大数据监控系统，这款系统的图像分辨率可以提高100万倍。以往国内外科研人员分析晚疫病菌DNA时，只能以二维视角监测基因序列是否有变异，但DNA是立体的，每一个序列在不同角度看会有差异。这款系统的成像技术高了，可以看得更细致、完整了，就能捕捉晚疫病菌DNA序列中细微的结构差别。

董莎萌透露，利用该技术，他最近在湖南、河北采集的菌株样本中，发现了晚疫病的“超级菌株”。这些菌株能克服普通马铃薯上的几乎所有抗病基因，令当地的马铃薯没有招架之力。“这意味着，一旦条件成熟，当地及周边地区就有晚疫病大爆发的可能。”而及时发现这一情况，就抢占了先机。

研究跨越生物学和计算科学两个领域，曾一度让董莎萌非常痛苦。“大数据的产生不是问题，关键是分析很难，团队都是做生物研究的，不懂大数据算法。”

此外，每个晚疫病菌株的DNA序列有几百万字节的数据，加上后面的三维结构数据，病菌变异速度快，田间变异种类多，所以病害发生的模拟和预测也需要大数据处理，这要求计算机的容量必须很大。

董莎萌一边自学编程、算法，一边四处写信给专家、同行求助。关键时刻，南京农业大学的超级计算机，为董莎萌提供了大力支持。他在剑桥大学和帝国理工大学的同门师兄弟们也分享了算法的经验。“传统计算机20多天才能完成的晚疫病致病型数据分析，现在2天就能分析出来。”

防治马铃薯“癌症”

董莎萌在南京农业大学搭建了马铃薯晚疫病卵菌菌株资源库。这里保存着450多份具有代表性的菌株，是董莎萌所在的研究团队用12年的时间收集来的。菌株有的来自英国、荷兰、法国，有的来自我国马铃薯主产区的黑龙江、内蒙古、福建、安徽、贵州、重庆等地。而不同的年代、地域标签背后，都潜藏着一段灾荒记忆或隐患。

人类在晚疫病面前，付出了极大代价。1840年，英国爱尔兰爆发了大饥荒，150万人饿死，那次饥荒就是由晚疫病造成的。在我国，马铃薯晚疫病常年发病面积占比近40%，每年损失超70亿元，是制约我国马铃薯产业发展的主要瓶颈。

晚疫病田间变异很快，2～4年就会变异一次，不同地点、不同年份的差异很大，在气候、土壤、水分等环境因素作用下，以及物流运输过程中，病原菌都会发生变化，这就给晚疫病致病机制分析带来挑战。

由于每天做大量实验，董莎萌的手一刻也停不下来，他握着一把剪刀比划着解释自己的开创性研究，“晚疫病侵染马铃薯，与癌细胞侵犯人体很相似，都是变异很快，一旦染病就致命，这启发我们借鉴医学当中对癌症的研究，借用大数据手段提取分析晚疫病发病和变异的关键信息。”

不能让疫情历史重演，是董莎萌研究的初衷。自回国后，他用现代医学理念改进我国马铃薯“癌症”的防治手段，投身于马铃薯晚疫病组学大数据系统的开发，绘制了27张二维的晚疫病菌全基因组图谱、15张三维的晚疫病菌表观基因组图谱，以便更好地给马铃薯治病。”

疫情防控像是一场看不见的战斗。董莎萌坦陈，做植物保护是寂寞的，很多研究平时很难直接彰显价值，只有当疫情爆发时，才显出意义。董莎萌的电脑桌面上放着一个PPT文件，每当科研受阻时，他就会打开，重温其中的一页，上面写着：“病虫害抗药性与新农药的创制，不仅是科学问题，更关乎国家和民生需求。”