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探索植物内部微生物世界 挖掘林木内生真菌的应用潜力——中国林业科学研究院亚热带林业研究所袁志林博士

2014-12-24

  袁志林,男,籍贯苏州,19799月出生。博士,副研究员,中国林业科学研究院亚热带林业研究所(以下简称“中国林科院亚林所”)青年专家。2005年获得南京师范大学微生物学硕士学位,2010年获得浙江大学植物病理学博士学位。2011年破格晋升为副研究员,2012年取得硕士生导师资格。20122月至20132月在欧亚联盟(Eurasia Pacific Uninet)博士后奖学金的资助下,赴维也纳理工大学基因技术与应用生物化学系知名菌物学专家Christian P. Kubicek教授实验室进修学习。现为美国菌物学会(Mycological Society of America)会员、中国菌物学会永久会员、中国菌根联合会会员、欧洲科学技术合作COST联盟FA1103Endophytes in Biotechnology and Agriculture)行动计划会员。入选2011年度浙江省“151”人才工程第三层次培养人员名单并获得省财政专项资助,不久前被评为第四届中国林业科学研究院杰出青年。

近年来,袁志林以我国丰富的森林资源为依托,主要围绕亚热带林区以及特殊生境(荒漠盐碱地)中的珍稀、濒危或特有植物为研究材料,以内生真菌资源挖掘与应用开发为导向,开展珍稀濒危植物内生真菌资源挖掘与功能分析,从遗传多样性、生态学功能等方面揭示内生真菌的重要科学意义,致力于开发新型内生菌制剂应用于植物促生、耐盐和生物防治。

  探索植物内部奇妙的微生物世界

在攻读博士期间,袁志林的研究工作主要是对濒临灭绝的禾本科植物——疣粒野生稻(Oryzagranulata)的内生真菌资源进行“生物勘探”,曾三次赴云南景洪纳板河流域国家自然保护区采集珍贵标本。结合分离培养方法和免培方法,从形态学水平、宏观生态水平、生理水平和分子水平等不同层次揭示了疣粒野生稻内生真菌的种群结构组成、多样性特征、重要类群的系统发育关系和部分菌株的生物学功能。研究发现在健康根部组织蕴藏着一种特殊真菌类群——暗色有隔内生菌(Dark septateendophytesDSEs)。通过比较产孢结构、分生孢子、培养性状等形态特征,并结合分析ITS(核糖体转录间隔区)系统发育树,将其定名为一新种——稻镰状瓶霉(Harpophoraoryzae)。接种试验表明,稻镰状瓶霉能有效促进水稻生长并诱导对稻瘟病的抗性,这一结果为建立全新的DSE-水稻互惠共生模型奠定了基础,并为后期开发植物促生诱抗剂提供了一种全新的思路和途径。更重要的是,系统发育分析表明H.oryzae 与稻瘟病菌(Magnaportheoryzae)遗传关系较近,同属子囊菌巨座壳科(Magnaporthaceae)。利用这一特性,可以通过比较基因组和比较转录组等先进技术手段,揭示稻镰状瓶霉和近缘病原真菌的进化关系,进而发现决定植物真菌互作结果的关键调控基因,为深入研究真菌进化和演化又找到了一个理想的模式菌物,具有重要的科学意义。

此外,袁志林在研究中意外发现疣粒野生稻的茎杆中还栖息着另一种奇特的真菌——麝香霉(Muscodor),这是首次在中国发现该属真菌。2010年又从极度濒危物种百山祖冷杉(Abiesbeshanzuensis,仅分布在浙江庆元县)的健康针叶组织中分离培养出一批活性更强的麝香霉菌株。2001年由美国蒙大拿州立大学Strobel教授建立了一个子囊菌炭角菌科(Xylariaceae)新属——麝香霉。该菌能产生丰富的小分子挥发性气体物质,对多种病原体(真菌、细菌和线虫等)具有明显的抑制和毒杀功效。以往观点认为麝香霉只局限分布在赤道附近区域,如墨西哥湾的尤卡坦半岛、印尼苏门答腊岛和厄瓜多尔等。此研究结果说明麝香霉可以在更高纬度区域分布,而且产生的小分子物质具有成分复杂、结构新颖等特点。基于生理生化特性和多基因的分子系统学分析,表明在浙江分布的麝香霉具有独特的分类学地位,而且推测是其他麝香霉物种的共有祖先,并将其定名为一新种——凤阳山麝香霉(M. fengyangensis)。 基于麝香霉这一特殊的生物学功能,有望将其开发成新型真菌源熏蒸剂应用于土传病害和易腐水果保鲜等,具有广阔的应用前景。

  坚持不懈,十年磨一剑

袁志林早在硕士阶段就已经涉及植物内生真菌的生物学功能研究,在导师戴传超教授(现为南京师范大学生命科学学院副院长)的悉心传授指导下,逐渐对该领域产生了浓厚兴趣并形成较好的思维能力。2005年到中国林科院亚林所参加工作,结合自身特长和研究所基本定位,将林木内生真菌资源挖掘利用作为主攻方向。2007年他在浙江大学林福呈教授(国家杰出青年基金获得者)研究团队攻读博士学位,经过三年的系统训练和扎实工作,研究工作取得了较快进展,发现了多个具有显著生物学功能的内生真菌菌株。博士毕业后,其科研工作面临着诸多困难和挑战,如老专家退休、没有稳定的研究组成员、科研经费几乎告罄等。在所领导和资深专家陈连庆研究员的鼎力支持下,袁志林坚持研究方向不动摇,在2011年和2013年分别获得国家自然科学基金青年和面上项目的资助。

近五年,袁志林发表SCI论文15篇,第一作者SCI累计IF27.83,单篇SCI最高IF7.837,第一作者SCI论文总他引次数100余次,多次获得学术论文奖。

当今,生命科学理论和技术日新月异,也必将推动相关学科的发展。袁志林非常注重国际学术交流与合作,通过多种方式与国际知名学者建立联系,先后赴捷克、西班牙和美国等国参加国际学术会议或做短期访问,并邀请美国Adaptive Symbiotic Technologies生物公司首席执行官Russell J. Rodriguez博士(兼华盛顿大学生物学系副教授)等来华进行了学术交流和技术指导。在展示研究成果、拓展视野的同时,为推动今后长期、稳定的实质性项目合作奠定了基础,提升了我国在该研究领域的国际声誉。

植物内生真菌作为一个新兴的研究领域,在我国起步较晚,原创性成果积累较少,和国际同类研究仍有不少差距。袁志林从事植物内生真菌研究十余年从未中断,他认为,科学研究一定有艰难险阻,在失败中成长、在坚持中成长也许是每一位“土著”青年科技工作者必须要经历的过程。展望未来,袁志林深感肩负重任,尚有大量的工作有待进一步探讨和论证。在今后的工作中,他将继续瞄准行业和社会的重大需求,挖掘林木内生真菌的巨大应用潜力,解决林业生产中迫切需要解决的问题。