2022年北京“最美科技工作者” | 高利：守護麥田生物安全

在北京市委宣傳部、北京市科協(xié)等部門組織的遴選活動中，清華大學(xué)教授、中國工程院院士江億等10名同志當(dāng)選2022年北京“最美科技工作者”，并將作為2022年全國“最美科技工作者”候選人向中國科協(xié)推薦。讓我們一起來了解最美科技工作者的感人事跡，體悟他們身上的“愛國、創(chuàng)新、求實、奉獻、協(xié)作、育人”科學(xué)家精神。

她是國門生物安全的保衛(wèi)者，她是糧食安全生產(chǎn)的守護人，她還是親力親為的授業(yè)者，她就是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所研究員高利。

撰文/記者 李晶 圖文編輯/陳永杰

新媒體編輯/呂冰心

她是國門生物安全的保衛(wèi)者，使用快速檢測方法將一類檢疫性病害的鑒別時間從40天縮短到幾小時；她是糧食安全生產(chǎn)的守護人，用簡便的試紙條幫助地方植保工作者和農(nóng)民辨清小麥病害，讓農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)更有底氣；她還是親力親為的授業(yè)者，因材施教，培養(yǎng)每一位學(xué)生成為獨當(dāng)一面的人才，她就是由北京市委宣傳部、北京市科協(xié)等部門組織遴選出的2022年北京“最美科技工作者”，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所研究員、國家農(nóng)業(yè)生物安全科學(xué)中心高危病原研究室主任高利。

小麥的守護者

2007年博士畢業(yè)后，高利就與小麥病害打起了交道。最初幾年研究方向是小麥銹病的簡單快速檢測，后來又專注到小麥矮腥黑穗病的相關(guān)研究中。與小麥病害十幾年如一日的的交鋒中，高利帶領(lǐng)團隊研發(fā)出了更快捷簡便的病原菌檢測方法，也為持續(xù)防治病害儲備了各種技術(shù)和資源。

“小麥銹病有‘三兄弟’——條銹病、稈銹病和葉銹病”，一提起小麥病害，高利就打開了話匣子。常年為海關(guān)、地方植保工作者和農(nóng)民提供檢測服務(wù)的她，總能用平實的話語把小麥病害的特征、危害以及檢測過程等專業(yè)領(lǐng)域的事兒講的“接地氣”，讓非專業(yè)的人也能聽的明明白白。

▲高利（左一）在麥田采取土壤樣品，用于檢測土壤中的病原物（供圖/高利）

小麥三種銹?。l銹、葉銹和稈銹）發(fā)病的初期階段，田間癥狀非常相似，肉眼很難分辨清楚。但是三種銹病防治措施各不相同，如果發(fā)生誤判，防治失敗會直接造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的較大損失。

為了撕下銹病的“偽裝”，高利帶領(lǐng)團隊研發(fā)出了特異性單克隆抗體，與三種銹病的病原菌孢子結(jié)合后，在熒光顯微鏡下就可以根據(jù)顏色的差異將三種病原菌孢子快速、準(zhǔn)確的區(qū)別。條銹的病孢子呈現(xiàn)綠色橢圓形，葉銹菌孢子呈現(xiàn)黃色橢圓形，而黃綠相間且類似長柱形的就是稈銹菌孢子。依據(jù)這些差異，即使沒有任何病理學(xué)知識的檢測人員再也無需糾結(jié)，只一眼就正確分辨出三種不同的病原菌。

專注于小麥銹病的頭四年中，高利共研發(fā)出三種準(zhǔn)確、快速早期診斷小麥銹菌的技術(shù)。后來，在銹病檢測的基礎(chǔ)上，小麥其他病害的快速檢測也進入了高利的研究范疇，這一次的對手比銹病更加狡猾。

“圍剿”狡猾的病原菌

小麥矮腥黑穗病，是麥類黑穗病中危害最大、極難防治的檢疫性病害之一，包括我國在內(nèi)的全球40多個國家將其列為重要檢疫性的病害對象。那么，小麥黑穗病到底有怎樣的危害呢？

“在被病原菌感染的農(nóng)田里，大型機械設(shè)備收割小麥時，會騰起一團團的黑云”，高利講述著境外小麥黑穗病病源區(qū)的收割場景。小麥主要作物價值在于麥穗，當(dāng)麥穗被病原菌感染后，會減產(chǎn)75%以上，甚至顆粒無收。

▲高利（中）在國際玉米小麥改良中心（墨西哥）的試驗田調(diào)查小麥病害（供圖/高利）

為解決國內(nèi)糧源緊缺的問題，近幾十年我國小麥貿(mào)易進口國逐漸擴大，其中也包括了一些小麥病疫區(qū)國家。1973年我國就從進口的小麥種檢出了大量的小麥矮腥黑穗病菌。此后，在《中華人民共和國進境植物檢疫性有害生物名錄》明確規(guī)定，小麥病原真菌矮腥黑穗病菌是入境重點檢測對象。目前，我國對美國疫區(qū)小麥進口的標(biāo)準(zhǔn)為每50克樣品不超過3萬個真菌孢子的小麥矮腥黑穗?。═CK）小麥。

我國目前尚未發(fā)生過小麥矮腥黑穗病疫情，但也有一些高危區(qū)域，且試驗證明從口岸進口小麥檢驗時截獲的病癭和碎塊是具有萌發(fā)和侵染活性的，因而防治該病害的重點在于準(zhǔn)確檢出進口的小麥?zhǔn)欠駧в羞@種病原菌。

為了阻斷小麥矮腥黑穗病菌傳入我國，高利毅然選擇與小麥矮腥黑穗病交鋒到底。

辨清病原菌“三胞胎”

小麥黑穗病也有“三兄弟”，分別是小麥矮腥黑穗病、小麥網(wǎng)腥黑穗病和小麥光腥黑穗病，后兩者也統(tǒng)稱小麥普通腥黑穗病。

“這三兄弟太過相似，很難分清楚，以前的檢測方法即便有檢測經(jīng)驗的人也經(jīng)常會錯判和誤判?！备呃榻B說，由于三種黑穗病原菌冬孢子形狀的檢測指標(biāo)有很大程度的重合，經(jīng)驗豐富的人也可能發(fā)生誤判。而且，最可靠的檢測方法是冬孢子的萌發(fā)實驗，小麥矮腥黑穗病菌在5攝氏度環(huán)境下40天左右才能萌發(fā)，而其他兩種病原菌冬孢子則在15攝氏度條件下兩周左右可萌發(fā)，另外，小麥矮腥黑穗病及小麥網(wǎng)腥黑穗病的表面有類似足球狀的小格子，而小麥光腥黑穗病冬孢子表面光滑。根據(jù)病原菌冬孢子不同的萌發(fā)條件以及表面是否光滑，可以準(zhǔn)確判斷出三種病害，但實驗需要等待40天左右，對于通關(guān)效率有很大影響。

小麥矮腥黑穗病尤其受到國際關(guān)注，不僅是因其可導(dǎo)致小麥大量減產(chǎn)甚至絕收，還因其病原菌的冬孢子可“潛伏”在土壤里存活十年以上，一旦環(huán)境契合，仍會繼續(xù)侵染新一茬的小麥。

只有做好植物病害的檢疫，才能筑牢國門生物安全防線。于是，高利帶領(lǐng)團隊就小麥矮腥黑穗病檢測監(jiān)測、侵染機制、防控體系開展了系統(tǒng)研究。

剛接觸這個病原菌檢測的時候，由于研究小麥矮腥黑穗病的人少、文獻少，研究基礎(chǔ)薄弱、研究樣品有限等狀況，高利萌生了很強的挫敗感。

▲高利在實驗室（供圖/高利）

為了打破困局，高利團隊從查閱文獻入手，收集了關(guān)于小麥矮腥黑穗病病原菌的各種檢測方法。有些基因序列具有鑒定的特異性，例如ITS等等，它們是病原菌自帶的“芯片”，通?？梢酝ㄟ^ITS序列比對到病原菌的類型，但矮腥與兩個“兄弟”病原菌有著同樣的ITS基因序列，即“芯片”相同。

如何才能實現(xiàn)更快捷的檢測呢？高利帶領(lǐng)團隊投入到特異基因的篩選工作中。他們依靠人工篩選出特異基因序列，這些序列不是通常用來區(qū)分病原菌的“芯片”，因此工作量非常大。幸運的是，團隊篩選到了三種病原菌各自特異的基因序列，實現(xiàn)了三種病原菌不同于其他病原菌的，自身獨特的“芯片”檢測。

“通過設(shè)計特異性引物就能對該病菌的特異性序列進行擴增，從而快速分辨出三種腥黑穗病原菌，兩三個小時就能出結(jié)果?！痹诖酥?，他們又研發(fā)出了快速檢測矮腥黑穗病的試劑盒、試紙條，即使沒有實驗室的復(fù)雜儀器，在田間地頭也可以通過顏色的差異區(qū)分出小麥矮腥黑穗病的病原菌。高利團隊針對這個病害，已開發(fā)了近十種檢測方法，很多檢測方法都是是世界上首次報道，小麥三種腥黑穗病的快速檢測再也不是難題了。

此后，高利團隊的研究又發(fā)現(xiàn)病菌冬孢子不僅只存在于麥穗中，也會留存在麥稈、葉片和根部等組織中。她第一時間將這一發(fā)現(xiàn)匯報給政府決策部門，提示針對小麥腥黑穗病，絕不能無處理的進行秸稈還田，以免病菌孢子“潛伏”在地下，增加病原菌在土壤中的積累， 這種病原菌存活時間長，病菌積累到一定程度遇上合適的環(huán)境條件就會爆發(fā)，從而導(dǎo)致?lián)p失慘重甚至整片麥田絕產(chǎn)。

截至目前，在腥黑穗病的侵染機制上，高利團隊解析了被病菌侵染后小麥花藥和子房異常發(fā)育的機制；在防控技術(shù)上，儲備了可供應(yīng)急使用的化學(xué)藥劑、防控方法、用于生物防治的菌株和防控體系；在品種資源上，嘗試研究抵御腥黑穗病的抗病品種……

最簡單的笨辦法

“很多事情是機緣巧合”，高利說起小時候?qū)r(nóng)田、農(nóng)事的印象，再加上心里對“種出好糧”的愿望，促成了自己對大學(xué)專業(yè)的選擇，最終做了一名植物守護者。

“我從小在農(nóng)村長大，放學(xué)回家，書包一放就去給稻田澆水， 麥田、玉米田除草，收集的嫩草剁碎喂雞，農(nóng)忙時候?qū)W校會放忙假，和家人一起插秧、割麥，掰玉米，運糧食，曬糧食，揀穗子什么都能干 ”，提起童年印象，高利的回憶里有夏日麥場里的乘涼，閃亮的星光，麥垛邊嬉笑追逐的孩子們，大人們豐收的笑臉聊著家常，滿滿的都是快樂。唯有莊稼害了病時大人們滿臉的愁容，讓她也跟著揪起了心?！靶←?、水稻和玉米達不到糧食入庫的質(zhì)量要求，害了病的糧食達不到交糧的標(biāo)準(zhǔn)，自己吃口感不好的同時還擔(dān)心身體生病?！?/p>

大概從那時起，“種出好糧食”的想法在她的心中埋下了伏筆。高考報專業(yè)時，老師介紹的植物保護專業(yè)尤其是其中的檢疫方向引起她的注意。這個檢疫方向就是對抗病蟲害，為莊稼生產(chǎn)防治蟲害威脅的，于是高利選擇了這個專業(yè)。

▲高利的足跡踏遍了全國的麥區(qū)（供圖/高利）

這些年，有不少了解高利的人勸過她，以她的科研能力選擇其他方向一定會做出更多的研究成果。但高利始終義無反顧，她認(rèn)為對科學(xué)家而言，產(chǎn)出是一方面，更重要的是做能為社會作貢獻的研究。“相比多發(fā)論文，我更希望為防治矮腥黑穗病儲備技術(shù)和資源，為提高我們國家的貿(mào)易競爭地位，占據(jù)主動位置貢獻自己的力量?！?/p>

為了“磕”下這塊硬骨頭，高利用上了“最簡單的笨辦法”。研究周期長是小麥矮腥黑穗病的特點，穗部發(fā)育時才能肉眼確定患病。從播種到看出病害癥狀四五個月就過去了，一茬一茬的種植，一年也做不上幾次實驗。于是，團隊每周種下一茬新小麥，周而復(fù)始的繁育，一茬接一茬的供應(yīng)著不同生長階段的實驗菌絲，也為科研結(jié)出了累累成果。

截至目前，高利團隊已發(fā)表論文150余篇。其中，高利以第一作者或通訊作者在國際主流期刊上發(fā)表SCI論文40余篇，以第一發(fā)明人獲國家發(fā)明專利23項，參編著作6部，為進一步規(guī)范病害檢測檢測及病害調(diào)查，主持制定、修訂了國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，多次受邀在國際及全國學(xué)術(shù)會議上做學(xué)術(shù)報告，同時在第19至21屆國際黑粉病研究大會上唯一亞洲代表做特邀大會報告。

“犧牲”是難免的

每個周末，高利總有一天在實驗室度過。作為兩個孩子的媽媽，面對家庭與工作的平衡問題，她很自然的笑一笑，坦率地說，“沒有所謂的平衡，只有犧牲”。

在研究的同時，高利也關(guān)注相關(guān)病害的研究進展。“他山之石，可以功玉”她查閱文獻的時候，注意到《科學(xué)》雜志上剛剛發(fā)布了一篇著名女農(nóng)學(xué)家弗吉尼亞·沃爾伯特關(guān)于玉米黑粉病的文章。感染玉米和小麥的黑粉菌是相近的物種，于是她將自己對文章的一些看法，以及自己的經(jīng)驗基礎(chǔ)寫下來，只發(fā)了一封郵件便打動了對方，愿意接受她訪問實驗室，于是，她便申請了國家留學(xué)基金委的訪問學(xué)者。

▲麥田里工作的高利（供圖/高利）

幾個月的時間，高利便發(fā)現(xiàn)了黑粉菌侵染玉米花藥的新的侵染機制，當(dāng)她把數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來時，導(dǎo)師及實驗室的同事們都非常吃驚，數(shù)據(jù)確鑿， 證據(jù)充分，后來有學(xué)者在知名學(xué)術(shù)期刊評價她的研究為病原菌與寄主的互作研究注入了全新的機制。沃爾伯特的博士后一般要2到3年才能發(fā)一篇文章，而作為訪問學(xué)者，高利不到一年的時間里，就將研究數(shù)據(jù)做好，并于回國前投出了這篇文章。僅僅26天，文章就被接受發(fā)表了。導(dǎo)師對高利的表現(xiàn)引以為榮，后來還常常提起這位“不一樣的訪問學(xué)者”。

“導(dǎo)師非常尊重彼此的科研付出。”導(dǎo)師的言傳身教，讓高利收獲了很多，一些習(xí)慣也貫穿在她自己的日常工作之中。她會向?qū)熞粯?，隨時歡迎學(xué)生與她交流探討，“別怕打擾我，有任何問題隨時來溝通，我會及時提供幫助，提供一些有用的信息及建議”。

高利至今沒有配備助手，所有學(xué)生都是親自指導(dǎo)。她直言雖然研究所的學(xué)生數(shù)量沒有大學(xué)里那么多，但希望自己帶出的學(xué)生“個個都是精品”，能夠獨當(dāng)一面，具備做科研的必備素質(zhì)和習(xí)慣。

因人而異，是培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵?！皩W(xué)生們悟性難免有差異，不能讓他們對課題產(chǎn)生望而卻步的感覺?！备呃冀K認(rèn)為，學(xué)生們做課題不再難，而在于在做課題的過程中培養(yǎng)他們逐漸具備科研的素質(zhì)、習(xí)慣和能力。

循序漸進的培養(yǎng)方式，讓學(xué)生有了良性發(fā)展的環(huán)境，就像是小苗在適合的環(huán)境中，成長成才。高利實驗室的學(xué)生們畢業(yè)時基本都有發(fā)表SCI的經(jīng)驗，“我希望他們把自身優(yōu)點發(fā)揮出來，基礎(chǔ)不好沒關(guān)系，只要認(rèn)真和勤奮，一步一步就會做出東西?！?/p>

因為親力親為，每個學(xué)生的進展情況她都聊熟于胸，“腦子里就像有本賬，誰在做什么，做到什么程度，后面要繼續(xù)做什么，都心理有數(shù)。”

國外的經(jīng)歷為高利積累了學(xué)習(xí)和工作的經(jīng)驗，也見識了更多科學(xué)方法，科學(xué)思維?！斑@些經(jīng)歷，對開闊眼界是好事?！庇谑?，她也積極為自己的學(xué)生爭取國外留學(xué)的機會。

無奮斗不青春

小麥漫長的生長季節(jié)里，團隊經(jīng)常會收到一些小麥樣品，有苗，有穗，有的是信封裝的，有的是麻袋裝的，都是到地里調(diào)研時認(rèn)識的農(nóng)民和農(nóng)技人員寄來的，懷疑是遇上了腥黑穗病。

收到樣本后，高利會放下手上的工作，第一時間鑒定并給出防治的建議。這些年，類似的免費咨詢不計其數(shù)，這項工作也成了高利堅持保留的社會服務(wù)性活動。

“我國也有一些易感小麥腥黑穗病的高危麥區(qū)，如果不是疫情的關(guān)系，我現(xiàn)在已經(jīng)在麥田里了”。

在她的行李中，總會帶上好幾雙鞋子。也許有人會誤解這是她的愛美之心，其實這份初衷是擔(dān)心下田后的一腳水一腳泥，給居住地的服務(wù)人員添麻煩。為了不給大家添麻煩，她寧愿多帶上幾雙，下田穿一雙，回來再換上一雙。

走過麥田，高利留下一腿腳的泥土；換上時裝，她便是一位充滿魅力的女性科學(xué)家。2021年11月，《時尚芭莎》雜志給高利做了一期人物專訪。她坦言，接受采訪是幫朋友的忙，但她也希望女科學(xué)家們與時尚雜志碰出的火花，能觸動翻閱雜志的姑娘們產(chǎn)生從事科研的想法。

▲2021年11月，《時尚芭莎》雜志給高利做了一期人物專訪（供圖/高利）

無論談及專業(yè)領(lǐng)域還是時尚看法，高利的表達始終樸質(zhì)而自信，她用微笑拉近與陌生人的距離，用輕松而平時的言語訴說著使命在肩的責(zé)任。

在北京“最美科技工作者”專題節(jié)目播出時，遠(yuǎn)在新疆的農(nóng)民朋友在一片片金色的麥田里，通過連線與因疫情而久別數(shù)月的高老師再次見面，激動的言語表達著對這位麥田守護者的感謝之情。

在《風(fēng)吹麥浪》的樂曲中，高利用歌聲講述一代又一代麥田守望者的故事，而麥農(nóng)們也在金色的麥田里為故事的主人公跳上了一支幸福的舞蹈。

出品：科普中央廚房

監(jiān)制：北京科技報 | 北科傳媒

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