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张春义:把高营养“装”进种子里

作者:刘垠    发布时间:2019-04-22    文章来源:科技日报

       人物档案张春义,中国农业科学院生物技术研究所副所长、中国作物营养强化项目常务副主任、农业部农业基因组学重点实验室副主任,长期从事植物微量营养素代谢与调控机理研究。

       一段在CC讲坛的18分钟演讲,让张春义意外走红网络。

       他怎么也没想到,多年来自己在作物营养强化方面的研究,在获得学术界认可后,又以脱口秀的方式赢得普通大众的关注。

       与中国农科院生物技术研究所副所长、中国作物营养强化项目常务副主任张春义的聊天,从隐性饥饿开始。

       “大家可能知道,女性在进入孕期后,医生一定会给她开叶酸片。而不为人熟知的是,当叶酸等人体必须的微量元素长期摄入不足时,会引发心脑血管疾病,还会引发特殊形式的营养不良——隐性饥饿。”张春义对科技日报记者说。

       眼前的张春义,身穿黑色皮衣、深色休闲裤,身材挺拔。“空闲时,我喜欢打羽毛球,而且打得还不错,自1997年起一打就是22年。”他笑着说,自己喜欢一件事就会坚持做到底。

       跨入知天命之年,张春义迎来了科研生涯中的丰收季,继2017年入选“国家百千万人才工程”后,近日他又与中国农科院其他15位专家一同获得国务院政府特殊津贴。

       做人靠谱做事坚持

        “小时候,我常看到作为医生的父亲和病人打交道,经过诊治,很多病症都能被治愈。从那时起,我便觉得人体很神奇,于是就想了解人体这种复杂的系统。”张春义说,选择投身分子生物学就是想从微观层面来探究生命的本质。

       1993年,获得兰州大学细胞生物学专业硕士学位后,张春义来到中国农业科学院攻读博士学位,师从我国著名分子生物学家、中国工程院院士范云六。

       张春义的求学科研之路,并无太多波折坎坷。他说,自己不算最聪明的,但只要认准一件事就会做到底、做到极致。“秉承范先生的教诲,我也常对学生说,为人处世无需太多技巧,做人要靠谱、做事要坚持。搞科研也是如此,只要认准一个方向坚持下去,成功是早晚的事。”他说。

       2003年,张春义在比利时根特大学植物遗传系完成博士后研究工作后,听说范云六正在牵头组织中国作物营养强化项目,便选择回国投身其中,并将研究方向锁定在作物营养强化上。

       2004年,作为国际生物营养强化项目的姊妹组织,中国作物营养强化项目启动,旨在提高主要粮食作物中的微量营养素含量,改善我国人群中普遍存在的微量营养缺乏和营养失衡状况。

       “在最初的两三年,这个项目是没有经费支持的,而且我一直在选择叶酸研究方向还是其他营养素方向之间徘徊,开始怀疑自己不是做科研的料,是不是该去企业闯一闯。”张春义说,当时人们关心的是粮食产量,对营养、健康等问题关注较少,他时常感觉“很孤独”。

       彼时,某家大型企业向张春义抛来了橄榄枝,开出30万年薪挖人,张春义也心动过。“但当时我在科研上还没做出一点成绩,一走了之怎么对得起自己的初心和导师的悉心培养?”同时他也意识到,去大公司搞科研是流水线作业,选择跳槽就得舍弃自己对科研的爱。

       终究,理智占了上风。在探索满足健康需求的营养型农业之路上,张春义带领团队不知疲倦地进行攻关,他们做的关于叶酸代谢与氮代谢相关性研究,填补了国内植物叶酸代谢领域基础理论研究的空白。同时,该团队还在玉米籽粒叶酸代谢关键基因的等位变异研究方面取得了突破。

       从源头阻击隐性饥饿

        “我国是世界上面临隐性饥饿严峻挑战的国家之一。”张春义边说边给科技日报记者展示一组图片:我国有550个县处于贫困线以下,患有缺铁引起的贫血症儿童比例很高,由于缺乏锌、维生素A或其他微量元素而引起的疾病也在不断蔓延。

       除补充各种合成药片,如何从源头阻击隐性饥饿?作物营养强化相关研究给出了答案。

       “相比其他营养强化方式,作物营养强化是一种投入产出比很高的营养强化手段。”张春义说,尽管育种科学家需要花费数年培育经过营养强化的作物品种,可一旦育种成功,除种植成本外后续无需额外投入。从市场角度来看,通过自然的农业生产方式获得的营养强化产品,更易赢得消费者青睐。

       时间回溯至2005年夏,张春义陪同几位外国专家去四川省蓬溪县进行考察调研。期间,他看到当地乡村小学的校舍破烂不堪,孩子们十分瘦弱、营养不良,很多老人都患有夜盲症……

       随着走访的深入,张春义感到,培育新的、适合当地的营养作物,或许是破解贫困地区居民营养不良的方法之一。于是,他和中国作物营养强化项目的专家们针对当地传统种植的甘薯进行生物强化,培育新品种。

       不久后,张春义带领团队研发的高β-胡萝卜素营养强化甘薯新品种在四川省蓬溪县的土地上生根发芽。这种甘薯的维生素A含量为普通甘薯的50倍。试验结果表明,食用强化甘薯40天后,可改善缺乏维生素A状况。

       2007年,高β-胡萝卜素营养强化甘薯在上海展销时备受好评,很多高级饭店直接到四川当地农户家中收购。“以前农民种的传统甘薯也就一块多钱一公斤,经过生物强化的甘薯则要十几块钱一公斤。”张春义说。

       让张春义始料未及的是,原本为了改善居民营养状况的强化甘薯,不仅调整了当地的种植结构,还帮助农民脱贫致富。

       把更多产品端上餐桌

       2009年,张春义出任中国作物营养强化项目副主任。在范云六眼中,这位学生依然是个不爱张扬、做事低调的孩子。他接过了老师的接力棒,将作物营养强化的科技成果持续进行产业化。

       研究发现,包括糖尿病、心血管疾病、癌症、肥胖症等在内的70%的慢性疾病,都与人体微量营养素摄取不足或不均衡有关。未来10年,这些慢性疾病对人类健康的威胁会日趋严重。

       “叶酸也被称为维生素B9,是人体生长发育所必需的一种微量营养素。缺乏叶酸会导致红血球的异常,造成贫血以及白血球减少。孕妇补充叶酸是预防宝宝出生缺陷的一种重要方式,孕妇对叶酸的需求量比正常人高4倍。”张春义说,近年研究表明,如果人体摄入过多化学合成添加的叶酸,一个是会掩盖维生素B12的缺乏,另一个会增加人们患结肠癌的风险。

       通过科研攻关,张春义团队开发出叶酸营养强化玉米。

       “高叶酸的甜糯鲜食玉米,单个玉米穗叶酸含量约为200微克,每天食用2根就可满足世界卫生组织推荐的每日叶酸需求量标准。”张春义透露,高叶酸玉米已在河北、山东等地进行试验种植,并且与企业开展合作,去年已实现小规模产业化,预计于今年上市。

       经过15年的探索,中国作物营养强化项目的专家们围绕水稻、玉米、小麦、甘薯、马铃薯等粮食作物和番茄、黄瓜等蔬菜作物,将传统育种技术、分子育种技术与营养科学相结合,筛选、培育出多种富含铁、锌、叶酸等微量营养素的营养强化作物品种。

       “除主粮作物外,未来,我们还将把大宗蔬菜作为研究对象,计划推出富含叶酸的黄瓜和西红柿。”张春义直言,还有很多技术难题需要团队成员去突破,未来他希望更多科研成果能从实验室走上百姓的餐桌。


 

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