陈文新院士：我与根瘤菌的那些年

高燕

陈文新，女，教授，博士生导师，中国科学院院士。

1926年9月23日出生于湖南浏阳，1952年毕业于武汉大学农学院土壤农业化学系。1958年获得前苏联德米特里耶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)生物学院微生物与免疫学系工作，一直从事土壤微生物学和细菌分类学的教学和科研工作。

从20世纪70年代开始，她主持了中国根瘤菌资源的调查和分类，取得了显著的成果。多年来，她发表了130多篇SCI文章，被引用4700多次。自中国高被引学者名单公布以来，她连续多年入选免疫学和微生物学名单；《中国根瘤菌》主编(科学出版社)；曾获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。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杰出贡献者。

她的作品在世界上有很大的影响。1996年，她被选为国际根瘤菌/土壤杆菌分类小组委员会的成员。1998年，她应邀与美国学者合作撰写了《伯格尔根瘤菌系统细菌学手册》第二版。近年来，她一直热衷于在农业和畜牧业中推广优良豆科植物的根瘤菌共生系统。

在豆科植物的根部，通常会有一些大大小小的“肿瘤”，也就是结节。根瘤的出现是因为根瘤菌与植物根系建立了互利共生的关系。

不要小看这些“肿瘤”。在豆科植物的旺盛生长期，它能不断地将空气体中的氮转化为氮肥，供植物生长享用。毫不夸张地说，一个根瘤就是一个微型氮肥厂。如果根瘤菌与豆科植物搭配，其固氮效率高，完全可以满足植物80%的氮肥需求，并大大减少化学氮肥的使用量。

然而，根瘤菌和豆科植物具有很大的多样性。谁的搭配最好，固氮效率最高？有一个人带领团队解决这个问题将近40年了。

她就是陈文新，中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。走访全国32个省(市)600多个县，发表根瘤菌2个新属、40多个新种，保存根瘤菌近2万株，建成世界最大的根瘤菌物种资源库和数据库...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，陈文新出生于湖南浏阳。其父陈昌是中国共产党早期湖南学生运动和工人运动的领导人之一。他参加过北伐战争和南昌起义，也是毛泽东在湖南第一师范大学读书时的老朋友。1917年，陈昌和毛泽东都在湖南第一师范附属小学教书，住在长沙青山寺，吃在一个锅里，亲如一家。1920年，的母亲毛也为和杨开慧操办了婚事。但是这样稳定的生活并没有持续多久。

1930年初，陈昌、杨开慧被反动派杀害。母亲毛记得陈昌临终前对她说:“好好照顾三个女儿，继承父亲遗愿”。妈妈们知道，学会成功是她们唯一的出路。但在那个战火纷飞的年代，学习是一件极其奢侈的事情。

那时，陈文新的大姐是当地一所小学的老师。白天，她跟着姐姐去学校，晚上，她陪着妈妈的纺车在昏暗的灯光下学习。就这样，她断断续续读了三年高中到初中的五年课程。1942年，陈文新去武冈国立第十一中学学习。

1945年抗日战争的胜利恰逢陈文新高中毕业。她回到家乡教了两年小学，然后在1948年考入武汉大学，毫不犹豫地选择了农学院的农业化学系。在回忆中，陈文新说:“我出生在农村，知道当时农村和农民的现状。我知道我一个人改变不了现状，我只想在这方面努力。”

陈文新大学的第一堂课是植物生理学，由著名的植物生理学家石生汉教授讲授。陈文新对这个教训仍然记忆犹新。在这个学术殿堂里，陈文新开始了他自己新的学习方式。

大三的时候，著名植物病毒学家高尚英教授普通微生物学，著名土壤微生物学家陈华贵教授土壤微生物学。这些专业课的老师很多都是从国外留学回来的，无论是教学方法还是教学内容都能让学生大开眼界。

直到1951年4月，陈文新利用春假回到家乡，这是陈文新解放后第一次回家。在此期间，我母亲让陈文新给毛泽东写一封信。陈文新回到学校后，给毛泽东写了两封信，一封给他母亲，一封给他自己。信中介绍了我自己的学习情况和在武汉大学农学院学习农学的一些简单情况。这封信发出不久，我就收到了毛主席的回信，信中说:“文心同志:收到你和你母亲的来信，我很高兴。我希望你的姐妹们努力学习或工作，继承你父亲的遗志，为人民和国家建设服务。向你妈妈问好。祝进步！”

同年，在华北农业科学院(现中国农业科学院)实习的陈文新应邀到毛主席家里做客。毛主席说“你父亲是为人民牺牲的，我们要学习你父亲的精神”，并为她写下了“好好学习”四个字。陈文新决心牢记毛主席的教导，为人民和国家服务。

与细菌相知

1954年，陈文新在北京外国语大学预科班学习。快毕业的时候，她给毛主席写信，说她来北京了，暑假后要去苏联学习。突然，在一个星期六的下午，毛泽东的保健医生王鹤滨带着陈文新写给毛泽东的信，带她去毛泽东家做客。

也许毛泽东认为我已经大学毕业，想留在苏联，已经长大了，所以我谈论的话题是农业。”陈文新说。毛泽东向陈文新问了许多问题，从土壤结构、肥力和土壤矿物成分，到中国中部和南部的植物营养吸收和土壤改良。他还问全国学土壤学的人有多少，语重心长地说:“不学土壤学怎么增产？应该有更多的人学习农业。”在谈到土壤改良时，陈文新谈到了从书本上学到的苏联草田轮作制的原理和做法。毛主席说:“我们农民人均只有几亩地，都用来种草。我们吃什么？我们没有发达的畜牧业。我们要用这些草做什么？"

这是毛泽东教她的第一课。陈文新对自己脱离实际的言论感到非常内疚，但毛主席简单的一句话让她明白，照搬苏联的经验而不考虑中国的国情是不够的，理论必须与实践相结合。

这次见面六个小时，聊了很久。陈文新发现毛主席非常关心农业和土壤改良。他甚至谈到了苜蓿、根瘤菌、固氮于空气体等问题。毛主席陈文新上了关于根瘤菌的第一课。他谈到空气体，说豆科植物固氮就是把空气体中的氮变成肥料。工农业要多利用空燃气。

这次谈话后不久，陈文新进入苏联德米特里耶夫农学院学习土壤微生物学，成为当时年轻的土壤微生物学家费德罗夫博士的第一个中国研究生。在苏联，中国学生接触到了新的研究思想，学到了新的研究方法。“瓦博呼吸器、土壤气体成分分析仪等。从来没有在中国使用过，”陈文新觉得。“我们可以在这里学到更多。”

导师费德罗夫给陈文新布置了毕业论文题目“有芽孢和无芽孢氨化细菌生理特性的比较研究”，研究这两种细菌不同的生理特性及其在分解蛋白质方面的功能差异。

经过三年的不断研究和大量实验，陈文新全面阐述了土壤中两种细菌对各种有机物的作用、物质分解速度、产氨等特点和差异。同时，她还研究了这些细菌如何转化土壤中的无机盐和含氮化合物，以及两种细菌如何转化氮。1958年底，陈文新顺利通过了论文答辩，并获得了副博士学位。

1959年，陈文新回到中国，开始在中国农业大学任教。然而，她原本打算在教学上有所作为，却一次次卷入政治运动。

记住毛主席的重托

1973年，陈文新恢复教学工作后，她选择了毛主席指示她研究固氮的艰苦、费时、偏僻和寒冷的研究课题——根瘤菌和苜蓿。

根瘤菌是一种共生固氮菌的总称。这种细菌在许多豆科植物的根或茎上形成根瘤，并将氮固定在空气体中，作为植物生长的营养。这种高效、节能、环保的微生物可以提供农田生态系统所需的80%的氮素，并极大地改善土壤结构。自从19世纪根瘤菌的固氮作用被发现以来，人类对它的研究已经有一百多年了，但人们对这种资源还没有完全认识和了解。

简单来说，陈文新需要做的就是收集豆科植物的根瘤菌样本，用先进的生物技术进行分类，研究植物与根瘤菌的共生关系，找出最适合每种豆科植物的根瘤菌，用于豆科植物的接种。要了解根瘤菌与豆科植物的共生关系，首先要有足够的根瘤菌样本资源作为基础，才能对根瘤菌进行分析和分类。这是一个“又苦又费时，又偏僻又冷”的方向，名副其实的“冷学问”。根瘤菌作为一种高效、节能、环保的微生物，能为农田生态系统中的豆科植物提供80%的氮素，并能极大地改善土壤结构。这对现代农业的健康长远发展意义重大。

带着毛主席的期望，带着对农业和农民的希望，陈文新毅然选择了这个课题，甚至让“冷学”一炮而红。陈文新的工作从实地调查和收集开始。“天山南北，五指山山麓，只要有可供研究的材料，我都会去看看。”

收集根瘤菌是一个艰难而复杂的过程。“我们在新疆的时候，早上8点就开始了，有时候一两天也摘不到一个。挖出的根瘤要清洗、晾干、称重，放入试管中，注入乙炔，一小时后抽出密闭保存。一直做到夜里2点。”

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

最后，陈文新带领学生，组织100多名同事，对全国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挖掘调查，采集植物结瘤标本2万多份，其中300多种植物的结瘤情况没有记录；经过分离纯化和接种，仓库里存放了两万多株根瘤菌，积累了厚厚的“家底”。

他们要对采集到的每一个根瘤进行分析研究——先进行外部消毒，然后进行粉碎、稀释、平板培养，找出菌落，最后将其绑回原豆科植物上形成根瘤，以此来鉴别是否是豆科植物的根瘤。然后重复，再重复。

他们分析了7000个菌株的100多个表型性状，建立了世界上菌株数量最多、性状信息最丰富的根瘤菌资源数据库，发现了一批耐酸、耐碱、耐盐、耐高温或耐低温的珍贵根瘤菌种质资源。

世界上最大的根瘤菌资源库和数据库一下子从以前的USDA变成了中国农业大学的根瘤菌库。

在这个日常实验中，陈文新团队对根瘤菌与豆科植物的共生关系有了新的认识，修正了一些传统的国际观点，做出了理论贡献。同时发现了许多以前“家谱”中从未出现过的根瘤菌新种群，发表了中华根瘤菌、中慢生根瘤菌、新种等40多个根瘤菌新属。其中“Sinorhizobium”发现于1988年，是中国学者发现并命名的第一个根瘤菌新属。

在这些分析实验中，陈文新还带领团队建立了一套根瘤菌分类鉴定的科学技术方法和数据处理程序，建立了国内具有世界一流水平的现代化根瘤菌分类实验室。

更何况，40年来，陈文新培养出了一批年轻的细菌分类学家，在她带领下创建的中国农业大学根瘤菌研究中心，也是中国现代根瘤菌分类学的开创者和引领者，引领着中国根瘤菌分类学研究的发展和进步。

2001年，陈文新主持的课题“中国豆科植物根瘤菌资源的多样性、分类和系统发育”获得国家自然科学二等奖。此外，她还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杰出贡献者。

小豆科的伟大工作

1999年，陈文新73岁了，大多数老人都安享晚年。她仍然活跃在科学研究和应用领域。

今年，“西部大开发”的国家战略正在酝酿之中。当他听到这个命令时，陈文新的心热了起来。她认为，如果能在西部地区匹配种植合适的根瘤菌，其固氮作用会更显著，对当地退耕还林还草、修复退化的生态环境会有积极作用。随即，她邀请几位科学家联名上书国家有关领导和部委，建议将“根瘤菌-豆科共生体系”纳入西部种植计划，让小豆科植物在退耕还林还草的西部开发中发挥大作用。

多年来，国内农业生产过度依赖化肥和农药，不仅破坏土壤、降低作物品质、污染环境，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，她多次向中央有关部门提出建议，希望制定相应政策，鼓励农民更多使用有机肥和生物技术，减少化肥和农药用量，加大对有机肥和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要与广泛施用有机肥和农药结合起来，

它不仅可以提高粮食产量和质量，还可以保护环境。利用好根瘤菌和豆科植物的共生固氮作用，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利用丰富的根瘤菌种质资源和成熟的根瘤菌筛选理论和技术，在京、冀、鲁、内蒙、豫等地进行了多年的田间试验和示范推广，实现了根瘤菌对豆科植物氮素需求的精确匹配。

对于陈文新和中国农业大学根瘤菌研究中心的研究团队来说，针对不同豆科植物选择高效结瘤固氮根瘤菌，筛选和应用豆科根瘤菌是他们永无止境的研究课题。

“我以前做的都是基础工作。理论应该为实践服务。我不能让这么多菌株在图书馆里老死。”陈文新的内心是可以表达的。她期待每一次合作机会，也希望研究成果尽快推广应用。她希望“尽自己的一份力量，减少氮肥的使用，改良土壤，改善生态环境和农林牧业的可持续发展。”

她用半生的勤奋研究，引领中国根瘤菌的分类学研究进入新时代，使根瘤菌和豆科在中国农业的版图上有了新的分量。现在，她希望它越来越重。