——记山东农业大学生命科学学院教授王勇

本刊记者　肖贞林

　　
　　他是地道的山东人，生于斯，长于斯，透着山东汉子的质朴和厚道。海外十年，他乡音未改，举手投足间却多了一股自信和淡定。他不畏挑战，坚信前进一步，海阔天空。他不是什么大人物，只是一位执著于植物营养分子生物学研究的学者。
　　他，就是山东省泰山学者海外特聘专家，山东农业大学生命科学学院教授、博士生导师王勇。
　　
立意新：农业也环保
　　
　　植物营养分子生物学是近年来在植物营养学基础上发展起来的一门新兴学科，旨在分子水平上揭示植物吸收、运输、转化与利用各种营养元素的规律。与传统植物营养学致力于提高作物产量、改善产品质量不同，植物营养分子生物学的最终目的还在于提高作物对养分的利用率。
　　“目前，农业生产上作物对养分的利用率很低，氮素的利用率基本在30%左右，磷素还不足30%。那些无法被吸收利用的养分在降水和灌溉的过程中就会流失到水域中。流失到地下水里的会形成污染，到地表水里的会导致富营养化。且不说水污染，单就富营养化而言，虽然国际上还没有关于中国大面积水域死亡区的报道，但富营养化在国内已经很普遍。相关数据表明，我国70%以上的湖泊都存在富营养化的问题。”王勇说道。他认为，植物营养分子生物学在国际上备受关注的原因很多，不仅在于该研究能够提高养分利用率、减少施肥量进而减少环境污染，还有其隐藏的意义。“肥料合成本身就要消耗大量能源，像磷肥还要消耗资源。要知道磷矿石属于不可再生资源，是非常有限的。如果能够减少肥料投入，就能减少资源和能源的消耗。在我们这样一个农业大国，若能使这种研究推广普及，能源和资源的节约量也是很可观的。”
　　正如王勇所言，不管人们发没发现，由于农业生产过程中作物对氮、磷养分的吸收利用率低以及肥料的过量施用，已经造成了严重的地表水富营养化、土壤酸性化、地下水污染等一系列生态和环境问题。培育高氮效、高磷效的高产作物新品种、提高作物的养分利用率是解决上述问题、实现农业可持续发展的关键，对于发展高产高效农业、减少环境污染和节省能源意义重大。他看到了这一点，也认定植物营养分子生物学在我国具有极大的发展空间，所以极有诚意地想要在已有的基础上对这一领域做出新的突破。
　　早期，他曾先后克隆并测序了拟南芥和苔藓中与磷转运有关的PHO1基因同源的全部家族成员，并对这些基因的表达和调控进行了系统研究。该研究对于解析植物体内无机磷酸盐（Pi）的转运和平衡机理有着重要的意义。
　　之后，他将精力大部分投注在氮素分子生物学上。通过美国健康研究所（NIH）资助的“植物产生一氧化氮的分子机理”项目，揭示了PHB3在过氧化氢诱导的植物体内一氧化氮（NO）积累和NO介导的反应方面的重要功能。尤其值得一提的是，在该项目中，他开发了一种新的遗传筛选体系，选出了多个NO缺陷型突变体，并将其中一个定位克隆出来（PHB3）。实验表明了一种潜在的机制，即PHB3能促进NO的积累，因而phb3突变体中受NO控制的过程就会有影响，其中包括乙烯信号转导和细胞周期。而此前，虽然PHB家族基因在动物和微生物中有较深入的研究，在植物上也发现与乙烯信号传导和细胞周期有关，但并没有PHB基因与NO产生有关的报道。王勇的研究可谓是PHB家族基因领域的一个新发现。
　　而在美国国家科学基金（NSF）的资助下，他还对“植物硝态氮调控机理的研究”进行了探索，利用他们课题组最新发现的硝态氮（NO3-）顺式元件，建立了筛选植物NO3-调控突变体的体系。通过该方法筛选出多个突变体，并将其中两个（NRT1.1和NLP7）成功克隆出来。据悉，这是植物NO3-研究领域首次利用正向遗传学方法成功地筛选出受NO3-调控的突变体，为发现新的植物NO3-代谢调控基因创造了条件。而在对突变体nrt1.1的鉴定中发现，NRT1.1很可能是一个NO3-转运感应基因。学术界都知道在真菌和哺乳动物中，有些养分转运蛋白还具有感应养分的功能，但在植物中尚未发现兼具这两种功能的基因。前人研究表明拟南芥的NRT1.1是一个NO3-转运蛋白，本次的发现则证实了这也是第一个可能的养分转运感应基因，对于植物NO3-以及其它养分的研究都有重要的指导意义和借鉴价值。
　　2010年11月，王勇回到山东农业大学创建植物营养分子生物学实验室，继续对植物硝态氮调控机理进行深入研究。利用建立的突变体筛选系统又选出了多个不同类型的硝态氮信号转导突变体，并已成功克隆出两个新的硝态氮调控基因，鉴于目前在本领域仅有少数几个调控基因被鉴定出来，这两个新基因的发现和深入鉴定必将极大地促进该研究领域的进一步发展，对于解析植物硝态氮调控的基因网络、探明植物氮素高效利用的机理都有着深远的意义。
　　
道路新：做最前沿的研究
　　
　　从多年来所做的工作中不难看出，王勇在研究中习惯于创新，从立意、定位、研究方法和思路，一直到成果，无一不凸显着这一特点。这，固然是性格所致，也是在科研生涯的求索中一步步形成的。
　　1986年9月至1993年7月，王勇在山东农业大学农学院先后获得了学士及硕士学位，毕业后留校，在李晴祺教授课题组从事小麦遗传育种工作，参与到“冬小麦矮秆、多抗、高产新种质‘矮孟牛’的创造及利用”项目中。这个被他认为“能参与即荣幸”的项目，后来被授予1997年国家技术发明奖一等奖。此前此后，该奖项都空缺数载。这场经历引发了他对原始创新的思考，也令他发现国内在分子生物学上的欠缺，“小麦育种其实是一种系统工程，追求集体的高产和抗病性强，但到底是哪些基因特别哪些关键基因起作用不得而知。那时候我就想如果了解分子生物学，研究起来就会更有针对性。”
　　其实，说起来，分子生物学在上世纪90年代也不过刚刚兴起，国内的研究者并不是很多，王勇却敏感地认为一定要学好。为此，1999年10月，他远赴法国国家科学研究中心植物分子生物学研究所（斯特拉斯堡）Dr. Francis Durst实验室作访问学者。那一年，他接触到了这门学科，也因为短暂的接触想要做更加深远的研究。在导师的推荐下，翌年11月，他进入瑞士洛桑大学植物分子生物学系Prof.Yves Poirier实验室攻读博士，研究磷代谢的分子机制，一待就是五年。而后，因为对植物营养学的兴趣，他转到美国加州大学圣地亚哥分校生物学院继续深造，其导师Nigel Crawford教授是植物营养分子生物学的奠基者，也是氮素研究的领袖级人物。直到2010年11月回国任职，王勇在Prof.Nigel Crawford实验室做了整整五年，迄今仍与这位导师保持着密切的合作关系。
　　关于回国，他并没有过多的纠结，“学得前沿的理念、技术和方法，回报国家和学校”，原本就是他骨子里的想法，只不过他总是想要让自己丰富一些，再丰富一些，好在回来后做更多的事情。博士后五年，完成了两个前沿性课题，在Plant Cell，Plant Physiology等国际著名学术刊物上发表了数篇好文章，才让他对自己感到满意。而国内对科研的重视程度，也令他觉得当时回来是一个正确的时机。
　　回国后，他逐渐让自己适应国内的节奏，在科研与教学的双重压力下找到平衡之道。在教学上，以启发式和引导学生的学习兴趣为出发点，因材施教，已将3名博士和7名硕士学生纳入旗下。同时，他的团队也在招募中。尽管“梦之队”刚刚起步，尽管追求创新和前沿的路充满困难，他却信心十足地表示，要将其建设成在植物氮素代谢研究领域处于国际先进水平的团队。
　　2012年7月，王勇被聘为山东省泰山学者海外特聘专家。在该计划的支持下，他将以发现和研究影响植物氮素利用的调控基因为重点，一方面继续找出新的NO3-调控基因，并对其在氮素吸收及代谢方面的作用进行深入研究；另一方面，以长远计，他还打算将最新研究拓展到作物应用上，至于是小麦还是玉米，还有待进一步研究，“从国际上发表的文章看，这部分还是个空白，肯定是一个非常好的方向。”喜欢挑战的他这样说。