曹树青教授：植物修复基因工程解决土壤重金属污染

土壤污染严重威胁着农作物的生长，威胁着食品安全，威胁着人类的健康生活，它已经作为世界性的问题被提上了日程，引起了人们的高度重视。我国科学家为了解决这一问题，想出了种种措施，试图减少土壤污染的程度。合肥工业大学生物与食品工程学院科学系主任曹树青，为了改善我国的土壤污染问题，顽强努力，坚持研究。他首次揭示了植物响应重金属镉胁迫信号转导的分子调控机制，利用绿色技术植物修复基因工程解决土壤重金属污染问题，取得了显著的成就。

开启科研之路2001年7月，曹树青获南京农业大学博士学位。2001年8月—2003年7月，他开始在复旦大学生命科学学院生物化学与分子生物学专业从事博士后研究。2011年9月—12月，曹树青成为美国普渡大学高级访问学者。这些难忘的经历，为他以后进行科研奠定了坚实的基础。2005年3月从复旦大学到合肥工业大学工作后，曹树青建立了自己的实验室，主要从事植物修复基因工程、植物抗逆分子生物学及食品生物技术等方面的研究。从此，他开启了自己的科研之路。

作为著名的博士生导师，曹树青在学术上严格要求自己。他治学态度严谨，一丝不苟，总是力求完美。他一直奉行踏实做人的原则，力图用最前沿、最先进的科学知识充实自己。他在植物抗逆分子生物学和植物修复基因工程及食品生物技术研究方面，付出了许多的努力。谈到植物抗逆分子生物学，不能不谈到粮食安全。这是关系国计民生的大事，而增强作物品种的抗逆性尤为关键。最重要的就是利用转基因育种，提高作物的耐寒和抗旱能力。要做到这一点，首先就要认识植物抗逆分子机理，发掘关键基因。因此，曹树青以模式植物拟南芥为材料，通过利用现代分子生物学技术和基因手段，终于鉴定出了多个与非生物胁迫相关的功能基因，这为作物的抗逆遗传改良提供了新的基因资源。他也因此迈出了科研历史最重要的一步。在科研的道路上，他享受着初步的成功、初步的喜悦。他再接再厉，积极创新。

为了世界科学的发展，他寻找着科学问题的突出点。很快，他便有了新发现，新目标。在研究中，他注意到，我国目前土壤存在大量的镉、砷、汞、铅、镍、铜等重金属，重金属能够通过农作物的吸收进入食物链，这严重威胁到了人类的健康。土壤重金属污染已经成为世界面临的重要环境问题。如何避免土壤重金属的污染呢?这就要从源头上控制农产品食品安全。曹树青经过研究发现，如果利用物理和化学方法治理土壤重金属污染，是极其困难的，并且还会造成二度污染，得不偿失。如果通过正向和反向的遗传学途径，筛选和克隆出涉及植物重金属超量积累的关键基因，揭示出植物耐受重金属毒害的分子机理，并将其运用于实践中修复土壤重金属污染，这可从源头上对农产品安全进行有效的控制。正是瞄准了这个研究方向，又得到了转基因重大专项以及国家自然科学基金等项目的大力资助，曹树青带领课题组成员进行了深入细致的研究，终于发现了基因M A N3及其介导的甘露糖的新功能，首次揭示了它在植物响应重金属镉胁迫过程中新的信号转导通路。这作为全新的基因资源，对土壤重金属污染植物修复基因工程起到了巨大的推进作用。

2014年10月20日，这项研究成果在国际植物学知名学术期刊NewPhytologist上在线发表，荣获了第十三届全国农业生物化学与分子生物学学术研讨会优秀论文奖，在我国的科学界引起了强烈反响。倡导绿色技术我国土壤污染严重超标，尤其是近年来，随着工矿业废弃地土壤环境问题的日益突出，我国耕地土壤环境的质量愈来愈差。如何改变这种现状，成为曹树青日夜焦虑的问题。他仔细分析了造成土壤重金属污染的原因，发现工业排放、化肥农药以及地矿开采，是不容忽视的主要因素。如果利用自己研究的生物技术降低污染程度，虽然所需要的时间周期长些，但是相较物理、化学方法，所需要的成本极低。因此，当曹树青首次发现了植物响应重金属镉胁迫信号转导的分子调控机制，明白了在受到重金属镉污染的土壤中，植物仍然可以茂盛生长，镉还可以被吸收储存在植物的液泡中后，他就把目光转向了植物修复基因工程及食品生物技术。在曹树青看来，这是一种先进的绿色技术。它造成的污染小，甚至无污染，有利于土壤的修复，能够收到理想的效果。

他认为，这是利用绿色植物能够对污染物进行转移、容纳、转化的原理。相关的研究表明，要净化土壤中的污染物，可以通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用进行，从而达到净化土壤环境的目的。由此，也可以被看出，植物修复基因工程有着巨大的发展潜力，这种绿色的技术一旦得到广泛的应用，将会对我国受污染的土壤进行彻底的改善。其实，从20世纪80年代开始，世界上有很多国家就已经展开了对污染土壤的治理和修复。这个新兴的土壤修复行业在我国也受到了很高的“礼遇”，因为我国的土壤修复市场规模几乎达到了“万亿级”。 植物修复基因工程及食品生物技术作为一种全新的基因工程技术，对我国的土壤环境将会起到巨大的改善作用。科学成果实现产业化，服务于人类，造福于社会，才是最根本的目的。因此，曹树青正将研究深入化，并着手准备对研究成果做产业化的推广。推崇创新理念科学要发展，就要不断创新。追求事业高度的曹树青，极力推崇先进的创新理念。他明白，只有创新，才会有发展，才会有建树。

因此，在平时的科研工作中，他严谨求实，不断鞭策自己，积极创新，以迈向科学研究领域的高峰。然而，科技创新需要一定的广度和深度。为了让自己的科研之路走得更宽更远，曹树青除了从事植物修复基因工程研究外，研究领域还涉及植物抗逆分子生物学及食品生物技术等等领域，具有先进的独创性。而他所做的这一切，都是源于他对土壤环境和人类健康的关爱，对粮食安全的高度重视。他以模式植物拟南芥为材料，利用现代分子生物学技术和基因工程手段，创新性地通过正向和反向遗传学途径，筛选和克隆抗逆关键基因，并阐明了其功能，在作物抗逆分子遗传改良方面取得了明显的成效。“这一研究能够获得具有自主知识产权的新基因，能够为作物抗逆遗传改良提供新的基因资源，还可以揭示植物抗逆分子机理。”对于该研究成果，曹树青如是说。科研的道路不是一帆风顺的。在对科研不断钻研的过程中，曹树青经历了无尽的艰辛。但是，每当遇到困难和挫折时，他总是坦然地面对，镇定地坚持自己的科学研究。

在20多年的科研生涯中，他还对水稻叶片衰老的机理及其与光合功能衰退的关系、水稻超高产的生理遗传基础、水稻高光效生理育种研究等进行过系统的研究，并取得了卓著的成效。但是，对研究成果实现产业化利用，依旧是曹树青最终的追求梦想。为了这个梦想的实现，他不断地努力着，拼搏着。培育芬芳桃李在科研上奋力前行、不断拼搏的曹树青，为了土壤的改善，付出了大量的心血。勤奋不止的他，除了潜心科研，还醉心于科研教学。在他的精心培育下，30余名硕士和博士生脱颖而出，有的继续攻读博士学位，有的从事博士后研究，受过他指导的优秀学生更是难以胜数。辛勤的付出是喜悦的收获。在科研的大海里畅游的曹树青，深谙科研之道，更懂得事业的重要。为了事业的发展，现任生物

科学系主任的他还先后兼任国家科学技术奖评审专家、国家自然科学基金委员会同行评议专家、教育部博士点及霍英东青年教师基金评审专家、教育部科技奖评审专家，《合肥工业大学学报》(自然科学版)编委、安徽省食品安全标准委员会委及合肥工业大学学术委员会委员，《环境科学与技术》编委、，《BMC Plant Biology》、《Plant Physiology and Biochemistry》、《PlantCell, Tissue and Organ Culture 》等多种学术期刊的审稿人。这为他的科研事业创造了有利时机。他先后主持了国家自然科学基金面上项目、国家重大科技专项子课题等20余项，指导国家大学生创新性实验计划项目2项，校级大学生创新项目7项。此外，他还主持校级精品课程及研究生教改项目各1项，并参与省部级教改项目3项。指导的论文《一个调控拟南芥抗寒/抗旱的基因功能研究》荣获第三届安徽省优秀硕士学位论文，更是他的扛鼎之作。他先后在国内外权威和核心刊物上发表学术论文80余篇，其中在国际知名学术期刊上发表的SCI收录的论文达30余篇。获授权(或申请)国家发明专利14项。他还参与撰写了973专著1部。 不懈的努力，使曹树青取得了非凡的科研成就。面对着芬芳桃李、累累硕果，曹树青心怀感恩。在科研的道路上，他已经奋斗了20个春秋。回顾20年的科研经历，曹树青更多的是感慨，是激动。默默辛勤耕耘的曹树青，依然对生物科学的美好前景充满了向往。

结束土壤污染之痛，他付出了所有的精力。