【院士訪談】

◎本報記者 代小佩

在生命科學研究領域，地衣這一特殊生物復合體，曾長期處于我國科學家的認知之外。而中國科學院院士、著名地衣真菌學家魏江春經過半個多世紀深耕，用智慧和堅持在地衣學領域取得系列成果。

魏江春是中國地衣學科的開拓者。從零起步，他建立了亞洲最大的地衣標本室，完成了世界上第一個地衣型真菌全基因組測序及其基本生物學分析，從中發現大量抗逆基因和“沉默基因”，并破解其激活機制；他提出“沙漠生物地毯工程”，為治沙提供新路徑。魏江春推動中國地衣學科完成了從“一人獨行”到“世界領跑”的跨越。

魏江春的科研足跡，勾勒出地衣研究在我國的發展歷史，更展現出中國科學家填補學科空白、勇攀世界高峰的精神力量。

前不久，魏江春接受了科技日報記者專訪。從地衣的本質特性到其科學價值，從個人科研歷程到學科發展脈絡，94歲的他娓娓道來我國地衣學科發展的歷程。

白手起家建立亞洲最大地衣標本室

記者：您投身地衣研究已70余年。很多人對“地衣”并不熟悉，能否用通俗的語言介紹一下什么是地衣？它的科學研究價值體現在哪些方面？

魏江春：地衣是一類特殊的生物復合體，由真菌與光合生物（如藻類）共生形成。真菌通過菌絲為藻類提供水分、礦物質和物理保護，相當于為藻類“搭建房子”；藻類則通過光合作用制造有機物供給真菌，如同為真菌“提供食物”。這種共生關系讓地衣能在高山、極地、荒漠等極端環境中生存。

地衣的科學價值體現在多個維度。

第一，它們是生態學上的“開路先鋒”。地衣分泌的地衣酸能分解巖石、促進土壤形成，是裸巖、火山巖等極端環境中“生態演替的起點”，為后續動植物定居奠定基礎。比如極地苔原中，地衣是重要的初級生產者。

第二，它們是環境監測的“天然指示劑”。其種類、分布和生長狀況可反映空氣質量。例如，“松蘿”等樹生地衣的消失，常常提示大氣污染嚴重。

第三，它們是生物活性物質的“資源庫”，約80%的地衣含獨特次生代謝產物，具有抗菌、抗病毒、抗氧化、抗腫瘤等活性。此外，地衣還是研究生物進化與共生機制的理想模型，其標本對極端環境適應和氣候變化研究也有重要意義。

記者：您曾建立亞洲最大的地衣標本室，能否介紹一下它的規模和建設歷程？

魏江春：1958年，我受時任中國科學院應用真菌學研究所所長戴芳瀾委托，前往蘇聯學習地衣專業。當時，我國地衣學科還是一片空白。1962年，我回國到中國科學院微生物研究所工作。1973年，我們正式建立中國科學院菌物標本館，那時標本館中的地衣標本室僅有一間房子，房間中僅有三個木柜。經過數十年積累，如今，中國科學院菌物標本館收藏的地衣標本已超過16萬號，擁有亞洲最大的地衣標本室。這個標本室不僅是我國地衣研究的物質基礎，也為國際學術交流提供了重要支撐。

記者：在您發現的眾多地衣標本中，哪一個最令您難忘？背后有怎樣的科研故事？

魏江春：1989年，騰格里沙漠東南沙坡頭地區治沙站站長給我來信，稱1956年植樹造林治沙的植被蓋度由25%下降至6%，當地沙漠結皮蓋度由0%變成90%。他猜測這種數據變化與地衣的生長情況有關。我前往當地考察后確認了這一發現，并確定產生影響的地衣中，優勢品種是石果衣。這個發現的意義遠超預期。

我們對石果衣的真菌進行全基因組測序分析時，在從來都不產生次生代謝產物的石果衣真菌全基因組中發現了“沉默基因”——這在世界上是第一次。“沉默基因”如同“沉睡”的資源，不參與次生代謝產物的合成。一百多年來，學界研究地衣代謝產物時，從未意識到未產生活性物質的地衣中還存在這類基因。

我們嘗試通過培養，激活了其中16種“沉默基因”，最終使石果衣產生了17種以上的次生代謝產物，其中多個為新結構。這一突破證明，通過激活“沉默基因”，可以讓不產生和少產生次生代謝產物的地衣釋放大量潛在的天然產物資源。這一發現為藥物研發等活動開辟了新路徑。

首次提出“沙漠生物地毯工程”

記者：您提出“沙漠生物地毯工程”的概念，其核心依據是什么？這一工程對治沙有何意義？

魏江春：核心依據是我對前述沙坡頭地區的結皮生物石果衣進行的研究。我們將石果衣制成粉末懸浮液，在純沙上進行接種實驗。實驗發現，在1平方米的區域中，接種石果衣的部分在一年半后形成了結皮，未接種的部分仍為沙漠。這表明，地衣能在極端干旱環境中形成穩定表層，發揮防風固沙作用。

沙坡頭地區年降水量僅200毫米，蒸發量卻達2000毫米，傳統種樹治沙方法可能像“抽水機”一樣消耗地下土壤水分，加劇干旱。而地衣等結皮生物形成的“生物地毯”能穩定沙漠地表，且無需大量消耗地下土壤水分，可以更好地適應干旱、鹽堿等極端環境。因此，“沙漠生物地毯工程”為干旱半干旱地區的生態修復提供了更可持續的方案。

記者：如何證實“沙漠生物地毯工程”的可行性？地衣的抗逆基因在農業領域有哪些應用？

魏江春：我們通過基因研究進一步驗證了其潛力。石果衣等沙漠地衣含有豐富的抗干旱、抗鹽堿基因，我們選取其中7個基因，與北京林業大學合作導入牧草和紫花苜蓿，顯著提升了這些植物的抗逆性；與西北農林科技大學、山東聊城大學合作，將抗逆基因導入小麥、玉米、水稻，也使作物的抗旱、抗鹽堿能力明顯增強，相關成果已申請多項專利，在國際上處于領先地位。

這些實踐證明，地衣抗逆基因能有效改良農作物和牧草的適應性，而“沙漠生物地毯工程”不僅能固沙，還能為極端環境下的生物修復提供基因資源支撐。

記者：1958年您赴蘇聯學習時，我國地衣學科還是空白，如今已實現領跑世界。在實現這一跨越的過程中，我國地衣學科取得了哪些標志性成就？

魏江春：中國地衣學科的發展經歷了三個階段：第一階段是填補空白，從無到有建立研究基礎；第二階段是追趕前沿，縮小與國際前沿水平的差距；第三階段是創新領跑，目前在多個領域已實現世界領先。

例如，我們完成了地衣領域首個全基因組測序，揭示了“沉默基因”的存在及其激活機制，這一成果被期刊《美國科學院院報》編輯評價為“真正的地衣學基因水平研究突破”。

此外，在沙漠地衣生態應用、抗逆基因挖掘、地衣標本庫建設，以及地衣生物學科教等方面，我國也已擁有一批優秀的科研單位和人才，處于國際領先地位，學科影響力顯著提升。

保障科研人員做到“安鉆迷”

記者：從“一個人的學科”到形成完整團隊，您在推動中國地衣學科發展過程中遇到過哪些困難？

魏江春：初期的困難主要來自物質條件和人才的匱乏。我從蘇聯回國后，很長一段時間是“一個人戰斗”。家人遠在西安，我獨自在北京開展研究，生活十分簡樸。由于長期在食堂吃飯，以至于后來聞到食堂飯菜的味兒就有些反胃。但支撐我堅持到底的，是“讓中國地衣學科在世界占有一席之地”的信念。

地衣研究在國內曾不受重視，獲取經費、組建團隊都面臨阻力。比如，早期采集標本需深入荒漠、高山等極端環境，交通和設備條件有限，常需徒步跋涉；實驗室建設也需從零開始，一步步積累儀器和樣本。但這些困難都在“填補空白”的目標驅動下逐漸被克服。

記者：如今中國地衣學科隊伍已頗具規模，能否介紹一下團隊建設的現狀？

魏江春：從1973年建立地衣標本室開始，團隊逐步壯大。目前全國已有多個地衣科研工作站。27所大專院校開設地衣專業，共有38位研究人員和51名正在學習的研究生。我培養了37名碩士、20名博士和3名博士后，形成了老中青結合的研究梯隊。這些人才在科研機構和高等院校繼續深耕地衣分類、生態、物種、基因等領域，成為學科發展的中堅力量。

例如，我指導的博士錢旭從事世界領先的地衣抗逆基因資源創新利用研究，我覺得他在這一研究領域有很大的發展潛力。我十分關心他的事業發展，希望他能繼續深入做這方面研究，取得更大成績。

可以說，中國地衣學科已從“一人獨行”走向“眾人接力”，研究范圍也從基礎分類拓展到分子生物學、應用技術等多個方向。

記者：您認為推動地衣學科人才隊伍建設，當前最需要解決哪些問題？

魏江春：核心是讓科研人員能做到“安鉆迷”——安心、鉆研、入迷。我認為，科學家只有不輕易受外界瑣事干擾，才能夠專注研究、全身心投入，鉆研科學到入迷的程度，如此才能出成果。要讓科學家安心，需要為他們提供穩定的科研環境。

但現在的科研人員很難做到“安鉆迷”，因為他們需要花費大量精力解決實驗室房租、團隊工資等行政事務方面的問題。要解決這一問題，需理順管理機制，為科研人員“減負”，讓他們能安心投入研究。

【人物檔案】

魏江春，中國科學院院士、著名地衣真菌學家、中國地衣學科的開拓者。建立了亞洲最大的地衣標本室，完成了世界上第一個地衣型真菌全基因組測序及其基本生物學分析，從中發現了大量抗逆基因和“沉默基因”并破解其激活機制；提出“沙漠生物地毯工程”，為治沙提供新路徑。曾獲得中國科學院科技進步獎特等獎、國家海洋局科技進步特等獎、戴芳瀾終身成就獎等榮譽。

【觀點聚焦】

我國地衣學科已處于領跑地位，錨定2035年建成科技強國的目標，地衣學科工作者未來應持續創新，特別是年輕一代要接力傳承。

一是深入挖掘地衣抗逆基因的應用潛力，比如地衣在核污染環境中的生存能力。切爾諾貝利核事故后，當地多數植物無法生長，地衣卻能正常存活。這提示地衣可能含有抗輻射、抗污染的特殊基因。若能深入研究并探索其在醫學、環境修復中的應用，可能會取得重要突破。

二是在基因編輯、合成生物學等交叉領域拓展地衣研究的邊界，比如探索將地衣抗逆基因應用于人體健康等前沿方向。盡管這些設想尚處探索階段，但只要堅持“創新領跑”，地衣學科必能為科技強國建設貢獻獨特力量。

作為老一輩研究者，我堅信年輕人能站在我們的肩膀上，讓中國地衣學研究在世界舞臺上持續領先，書寫更多“從0到1”的突破故事。

——魏江春

來源: 科技日報