金海如的微生物人生

劉榮 高玉梅

42歲的金海如生于浙江東陽(yáng)，是浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院的一名教授，自1999年取得博士學(xué)位以來(lái)，他的人生便與微生物代謝工程、AM真菌的生態(tài)及生物肥料技術(shù)等研究緊緊的聯(lián)系在了一起。菌根真菌與共生植物的營(yíng)養(yǎng)交換機(jī)理，菌根真菌與寄主植物氮的代謝機(jī)制等研究都是金海如的興趣所在，他提出的叢枝菌根真菌菌絲吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和傳遞的機(jī)理，解決了相關(guān)研究領(lǐng)域多個(gè)懸而未決的世界科研難題。

菌根是自然界中一種普遍的植物共生現(xiàn)象，它是土壤中的菌根真菌菌絲與高等植物營(yíng)養(yǎng)根系形成的一種聯(lián)合體。而叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是一種古老而廣泛的共生體，與陸地上80%以上的植物都存有共生關(guān)系。它會(huì)將菌絲延伸到土壤中以擴(kuò)大吸收面積，從而提高對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，增強(qiáng)植物對(duì)疾病的抵抗力和抗旱能力。

一直以來(lái)，人們都認(rèn)為宿主細(xì)胞與真菌細(xì)胞之間所有礦質(zhì)養(yǎng)分的交換，主要發(fā)生在真菌與植物交界面上，且已有人在研究AM真菌在吸收不同氮源的情況下如何向宿主植物運(yùn)轉(zhuǎn)氮，但卻沒(méi)人能夠證明AM通過(guò)什么載體向寄主植物運(yùn)轉(zhuǎn)氮。經(jīng)過(guò)艱苦攻關(guān)，金海如發(fā)現(xiàn)并證明，這個(gè)載體就是精氨酸—一種較難被吸收和利用的氨基酸。

金海如利用實(shí)驗(yàn)證明，AM真菌可以從周圍環(huán)境中吸收不同來(lái)源的氮，并將其合成為精氨酸，爾后精氨酸再通過(guò)尿素循環(huán)中的精氨酸酶分解為鳥(niǎo)氨酸和尿素，尿素又進(jìn)一步被脲酶分解釋放出銨根離子。而銨根離子則能跨越植物根皮細(xì)胞質(zhì)膜，以氨的形式釋放到寄主植物的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)被進(jìn)一步吸收利用。同時(shí)，金海如還發(fā)現(xiàn)了AM真菌孢子對(duì)不同外源氮的吸收和代謝的機(jī)理，這些研究成果可以說(shuō)是AM真菌代謝理論上的重大突破，已陸續(xù)在《Nature》《New Phytologist》等刊物上發(fā)表，且已有兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利獲得了授權(quán)。

但金海如對(duì)AM真菌的研究并沒(méi)有止步于此。在一番更深入地研究之后，他先于世界各國(guó)科學(xué)家發(fā)明了利用叢枝菌根真菌生產(chǎn)高效生物氮肥的技術(shù)，并在國(guó)內(nèi)率先發(fā)明了規(guī)模化生產(chǎn)叢枝菌根真菌的純培養(yǎng)技術(shù)，對(duì)推廣該真菌用于糧食增產(chǎn)增收具有重要意義。

金海如的生物氮肥除了具備肥料的功效之外，還具有活化土壤養(yǎng)分、改善作物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、提高有機(jī)肥的使用效率、提高植物抗旱和抗病能力、促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育、增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)，以及調(diào)節(jié)和控制植物的多樣性等功效。同時(shí)，利用此項(xiàng)技術(shù)還能解決一些行業(yè)產(chǎn)生的氮、磷以及重金屬污染等問(wèn)題。

金海如是名副其實(shí)的“微生物迷”，除了AM真菌，他還涉足微生物發(fā)酵甘油的生產(chǎn)技術(shù)研究，首先發(fā)現(xiàn)并確定了甘油發(fā)酵過(guò)程中導(dǎo)致pH值下降的多種有機(jī)酸。更重要的是，他還發(fā)現(xiàn)并鑒別出了粗甘油中導(dǎo)致脂肪酸值超標(biāo)的乙酸甘油酯成分。這些成果為提高工業(yè)化發(fā)酵甘油的產(chǎn)量和質(zhì)量奠定了較好的技術(shù)基礎(chǔ)，他也因此獲得教育部科技成果獎(jiǎng)。

數(shù)十年來(lái)，金海如為我國(guó)微生物研究事業(yè)的發(fā)展作出了不可忽視的卓越貢獻(xiàn)，但他并不想就此止步。他說(shuō)：“國(guó)家的崛起和強(qiáng)大必須依靠科技的創(chuàng)新發(fā)展，而科技的創(chuàng)新發(fā)展得依賴科技工作者的智慧和勞動(dòng)。國(guó)家這些年的發(fā)展我們有目共睹，現(xiàn)在我們有了適宜的土壤，也有了優(yōu)良的種子，剩下的就需要我們這些園丁努力種出美麗的花朵，結(jié)出豐碩的果實(shí)。我希望在將來(lái)的工作中作出更大的貢獻(xiàn)，也希望更多的人加入這個(gè)隊(duì)伍，讓這片古老而美麗的土地上能夠綻放出享譽(yù)全球的科技之花。”