陈文新院士：我与根瘤菌的那些年

高妍

陈文新，女，教授，博士生导师，中国科学院院士。

1926年9月23日生于湖南浏阳，1952年毕业于武汉大学农学院土壤农化学系。1958年获前苏联季米里亚捷夫农学院副博士学位。1959年1月回国后在北京农业大学（现中国农业大学）生物学院微生物及免疫学系工作至今，一直从事土壤微生物学与细菌分类学的教学和科学研究。

自二十世纪70年代起，她主持研究我国根瘤菌资源调查与分类，取得了卓越的成果。多年来，她发表SCI文章130余篇，被引用4700多次，自中国高被引学者榜单公布以来，她连年入选免疫和微生物学领域榜单;主编出版了《中国根瘤菌》（科学出版社）;她先后获得农业部科技进步一等奖 （2项），国家教委科技进步二等奖（2项），国家自然科学二等奖、教育部高等学校自然科学一等奖等奖项。她2009年当选新中国成立60周年“三农”模范人物，2017年当选中国有机肥行业突出贡献人物。

她的工作在国际上有较大影响，1996年当选为国际根瘤菌/土壤杆菌分类分委会委员， 1998年被邀与美国学者一道撰写“伯杰系统细菌学手册”第二版根瘤菌部分内容。近年来，她热心于优良豆科植物根瘤菌共生体系在农牧业生产中的推广。

在豆科植物的根系上，通常会缀着些大大小小的“瘤子”，也就是根瘤。根瘤出现，是因為有根瘤菌与植物根系建立了互惠互利的共生关系。

不要小看这些“瘤子”，在豆科植物生长的旺盛时期，它可以不停地把空气中的氮气转化成氮肥，供植物生长享用。不夸张地说，一个根瘤就是一座微型氮肥厂，如果根瘤菌与豆科植物相匹配，其固氮效率之高，完全可以满足植物80%的氮肥需求，大大减少化学氮肥的使用量。

但根瘤菌和豆科植物都具有极大的多样性，谁和谁才是最匹配、固氮效率最高的呢？有一个人，在近40年的时间里，一直在带领团队致力于解决这个难题。

她就是我国著名土壤与环境微生物学家、中国农业大学教授、中国科学院院士陈文新。踏遍全国32个省（市）600多个县，发表2个根瘤菌新属和40多个新种，保藏近2万株根瘤菌，建成世界上最大的根瘤菌种资源库和数据库……便是陈文新和她的团队在近40年的研究中交出的成绩单。

1926年，陈文新出生在湖南浏阳，其父陈昌是中国共产党早期湖南学运和工运的领导者之一，曾参加北伐战争、南昌起义，也是毛泽东当年在湖南第一师范求学时的同窗挚友。1917年，陈昌与毛泽东同在湖南一师附小任教，同住长沙青山祠，一锅吃饭，亲如一家。1920年，陈文新的母亲毛秉琴还操办了毛泽东和杨开慧的婚事。但是这样的安稳的日子过得并不久。

1930年初，陈昌与杨开慧一起惨遭反动派杀害。母亲毛秉琴谨记陈昌牺牲前对她的嘱托：“好好抚育三个女儿，继承父志”。母亲心知，读书成才是她们唯一的出路。但是在那个战火纷飞的年代，学习是一件极其奢侈的事情。

当时陈文新的大姐在当地的小学教书，白天，她就跟着大姐上学，晚上则伴着妈妈的纺车借着微弱的灯光学习。这样，从高小到初中五年的课程，她只断断续续读了三年。1942年，陈文新远赴武冈国立第十一中学求学。

1945年抗战胜利，正值陈文新高中毕业，她回到家乡教了两年小学后于1948年考入武汉大学并毫不犹豫的选择了农学院的农业化学系。在回忆中陈文新说道：“生于农村，自己对当时的农村和农民现状了然于心，我知道凭一己之力根本无法改变现状，我只想往这方面努力。”

陈文新进入大学的第一堂课是著名植物生理学家石声汉教授讲授的《植物生理学》。这堂课陈文新至今还记忆犹新。在这所学术殿堂，陈文新开始了自己新的求学之路。

大三时，著名植物病毒学家高尚英讲授《普通微生物学》，著名土壤微生物学家陈华癸讲授《土壤微生物学》，这些专业课教师很多都从国外留学归来，不论是教学方法还是内容的讲授，都能让同学们大开眼界。

一直到1951年4月，陈文新利用春假回到家乡，这是解放后陈文新第一次回家。期间，母亲让陈文新代笔给毛泽东写一封信。陈文新返校以后，写了两封信寄给了毛泽东，一份母亲的，一份自己的。信中介绍了自己的学习情况，以及在武汉大学农学院学农的一些简单情况。这封信发出后，很快就收到了毛主席的回信，信中写道：“文新同志：你的信和你母亲的信都收到了，很高兴。希望你们姊妹们努力学习或工作，继承你父亲的遗志，为人民为国家的建设服务。问候你的母亲。祝进步！”

同年，在北京华北农科所（现中国农业科学院）实习的陈文新受邀到毛主席家做客。毛主席说：“你父亲为人民而牺牲，要学习你父亲的精神”，并为她写下了“努力学习”四个字。陈文新暗下决心牢记毛主席的教导，为人民和国家服务。

与菌相知

1954年，陈文新在北京外国语学院留苏预备班学习。即将结业时，她写信给毛主席，说自己来北京了，过完暑假就要去苏联学习了。突然在一个周六的下午，毛泽东的保健医生王鹤滨拿着陈文新给毛泽东写的那封信，来带她到毛泽东家做客。

可能毛泽东觉得我大学毕业了，要留苏了，算是长大了，所以跟我谈的主题是农业。”陈文新说。毛泽东问了陈文新很多问题，从土壤结构、培肥地力、土壤的矿物质成分，到植物营养吸收和中南地区的土壤改良等，还询问全国学习土壤学的人数，并语重心长地说：“要增产，不研究土壤怎么行呢？应该有更多的人学农。”当谈到土壤改良时，陈文新谈了从书本上学到的有关苏联草田轮作制的原理和做法。毛主席说：“我们农民人均才几亩地，都拿去种草，吃什么呀？我们又没有发达的畜牧业，种的草拿去干什么？”

这是毛泽东给她上的第一课。陈文新为自己脱离实际之谈感到很愧疚，但毛主席简单的话语却让她懂得了脱离中国国情照搬苏联经验是不行的，理论必须联系实际。

这一次见面长达六小时，聊了很久。陈文新发现，毛主席对农业、对土壤改良十分关心，他甚至还谈到了苜蓿、根瘤菌、固定空气中的氮等问题。毛主席给陈文新上了根瘤菌的第一课，他讲到了空气，说豆科植物固氮是把空气中的氮气变成肥料，工业和农业都应该多利用空气。

这次谈话之后不久，陈文新便进入苏联季米里亚捷夫农学院学习土壤微生物学专业，成为当时年轻的土壤微生物学家费德罗夫博士的第一名中国研究生。在苏联，中国留学生接触到了全新的研究思想，也学习到了新的研究方法。“瓦波呼吸器、土壤气体成份分析仪等，在国内我们都没有使用过，”陈文新感觉到，“我们能在这里学到更多东西”。

费德罗夫导师给陈文新定的毕业论文课题是《有芽孢和无芽孢的氨化细菌生理特性的比较研究》，研究这两类菌不同的生理特性和它们对分解蛋白质的功能差异。

经过3年的持续研究和大量的实验，陈文新在论文中对土壤中两类细菌对各种有机物质作用的特点和差异，对材料分解的速度、产氨量等进行了全面阐述。同时，她还研究了这些细菌在土壤中对无机盐、含氮化合物如何转化和两类细菌转化氮的方法。1958年岁末，陈文新的论文顺利通过答辩，获得副博士学位。

1959年，陈文新学成归国，在中国农业大学开始了教学工作。然而，她原本打算在教学岗位有一番作为，却被一次次卷入到政治运动中。

谨记毛主席的重托

1973年，陈文新恢复教学工作后，她选择了既艰辛耗时又偏僻生冷的研究课题——根瘤菌，以及毛主席曾指示她要研究的能固氮的苜蓿。

根瘤菌是一类共生固氮细菌的总称，这类细菌在许多豆科植物的根或茎上形成根瘤并固定空气中的氮气作为营养供植物生长，这种高效、节能、环保的微生物能够为农田生态系统提供其所需的80%的氮，并在极大程度上改良土壤结构。自从19世纪发现根瘤菌的固氮作用以来，人类对它已进行了一百多年的研究，但人们对这类资源依然没有完全认识和了解。

简单来讲，陈文新要做的工作就是采集豆科植物根瘤菌标本，用先进的生物学技术方法进行分类，研究植物与根瘤菌的共生关系，找出与每种豆科植物最匹配的根瘤菌，为豆科植物接种所用。要搞明白根瘤菌与豆科植物的共生关系，首先要有足够量的根瘤菌样本资源做基础，才能给根瘤菌做分析、分类。这是一个“既艰辛耗时又偏僻生冷”的方向，一个名副其实的“冷学问”。作为一种高效、节能、环保的微生物，根瘤菌能够为农田生态系统中的豆类提供其所需的80%的氮，且能在极大程度上改良土壤结构。这对于现代农业的健康、长远发展具有十分重要的意义。

带着毛主席的期望，带着对农业与农民的寄托，陈文新毅然决然地选这个课题，还要把“冷学问”搞出“大名堂”。陈文新的工作是从野外调查和采集开始的。“天山南北、五指山麓，只要有可供研究的素材，我就会去考察。”

采集根瘤菌是一个艰苦而繁琐的过程。“在新疆时，我们早上8点钟出发，有时候走一两天采不到一个。挖出的根瘤，要洗净、干燥、称重、放入试管、注入乙炔，一小时后再抽出气体密闭保存。常常要做到夜里2点钟。”

陈文新和她的團队坚持了30年。在一份《中国豆科植物根瘤菌调查采集图》中，遍布全国的小红点，记录了他们曾经战斗过的地方。

最终，陈文新带领学生并组织同行100多人，对32个省（市、自治区）600多个县市、不同生态条件下的各种豆科植物结瘤情况进行了挖掘调查，采集植物根瘤标本两万多份，其中300多种植物结瘤情况未见记载;分离、纯化并回接原寄主结瘤确认后，入库保藏根瘤菌两万余株，积攒了厚厚的“家底儿”。

他们要对采回的每个根瘤进行分析研究——先外部消毒，再压碎、稀释、平板培养、找出菌落，最后回接在原豆科植物上结瘤，以鉴定是不是该豆科植物的根瘤菌。然后重复，不断地重复。

他们分析了7000株菌的100多项表型性状，建立了国际上菌株数量最多、性状信息最丰富的根瘤菌资源数据库，同时发现了一批耐酸、耐碱、耐盐、耐高温或低温下生长的抗逆性强的珍贵根瘤菌种质资源。

这一下子，国际上最大的根瘤菌资源库和数据库便都从此前的美国USDA变成了中国农大根瘤菌库。

在这日复一日的实验中，陈文新团队获得了对根瘤菌—豆科植物共生关系的新认识，修正了国际上的一些传统观点，作出了理论贡献;同时还发现了不少过去根瘤菌“家族谱”中从未出现的新种群，发表了根瘤菌新属“中华根瘤菌属”、“中慢生根瘤菌属”和新种40多个。其中“中华根瘤菌属”发现于1988年，是第一个由中国学者发现并命名的根瘤菌新属。

在这些分析实验过程中，陈文新还带领团队确立了一套科学的根瘤菌分类、鉴定技术方法及数据处理程序，并在我国建立起了具有世界先进水平的现代根瘤菌分类实验室。

更值得一提的是，40多年来，陈文新带出了一拨又一拨年轻的细菌分类人才，而由她领导创立的中国农大根瘤菌研究中心，也以我国现代根瘤菌分类学的开拓者和引领者的身份，带领着我国根瘤菌分类研究的发展与进步。

2001年，陈文新主持的“中国豆科植物根瘤菌资源多样性、分类和系统发育”课题荣获国家自然科学奖二等奖。此外，她还先后获得了农业部科技进步一等奖 （2项），国家教委科技进步二等奖（2项），教育部高等学校自然科学一等奖等多个奖项。2009年，陈文新当选新中国成立60周年“三农”模范人物，2017年当选中国有机肥行业突出贡献人物。

小豆科的大作为

1999年，陈文新73岁，大多数老人颐享天年的年纪，她仍在科研应用一线积极奔走。

这一年，国家“西部大开发”战略正在酝酿当中。听到这一号令时，陈文新的心就热了起来。她想到，如果能匹配合适的根瘤菌推广种植到西部地区，其固氮作用更为显著，将对当地的退耕还林还草、修复退化的生态环境产生积极的作用。马上，她邀请几位科学家共同上书国家有关领导和部委，建议将“根瘤菌—豆科植物共生体系”纳入西部种植计划，让小豆科在西部大开发退耕还林还草中发挥大作用。

多年来，国内农业生产过度依赖化肥和农药的情况一直存在，这不仅破坏土壤、降低了农作物品质、污染了环境，而且大大增加生产成本，给生产者和消费者造成经济负担，威胁生态环境安全和国家粮食安全战略。

为此，她曾多次向中央有关部门提出建议，希望制订相应政策，鼓励农民更多地使用有机肥和生物技术来减少化肥和农药的施用量，并加大对有机肥、有机农药生产企业和生物技术研究机构的支持力度。她强调，大力发展农业生物技术与广泛应用有机肥和有机农药相结合，

既能提高粮食产量和质量，又可保护环境。利用好根瘤菌—豆科植物的共生固氮，便是从源头上解决氮肥污染问题的有效途径之一。现在，陈文新的同事和学生们，已经利用丰富的根瘤菌种质资源、成熟的根瘤菌筛选理论和技术，在北京、河北、山东、内蒙古、河南等地进行了多年田间试验与示范推广，实现了根瘤菌对豆科植物氮素需求的精准匹配。

而对陈文新和中国农大根瘤菌研究中心研究团队来说，针对不同豆科植物选育高效结瘤固氮根瘤菌、开展豆科植物根瘤菌筛选与应用是他们从未停止的研究主题。

“我过去做的是基础工作，理论要为实践服务，我不能让那么多株菌老死在库里。”陈文新拳拳之心可表。她期待每一个合作机会，希望快一点将研究成果推广应用，希望“为减少氮肥使用、并改良土壤、改善生态环境和农、林、牧业持续发展尽一份力量。”

她用半生的勤谨研究，带领中国根瘤菌分类研究进入了一个新时代，让根瘤菌与豆科植物在中国农业的版图上有了新的分量。现在，她希望这分量重些，再重些。