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2023年度第四屆吳征鎰植物學獎青年創新獎獲獎人

王偉:探索植物分類學新發展

李發興 雷霽
2023年10月23日09:13 | 來源:人民網-雲南頻道
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【人物小傳】

王偉,1978年11月出生,中國科學院植物研究所研究員。長期從事植物系統學和生物地理學研究,通過整合形態和系統發育,系統地解決了毛茛目及其相關被子植物疑難類群的分類學問題,形成了“以系統發育為原則的整合分類學”的研究范式﹔將“物種分化—區系發生—植被演替—地球演變”有機整合起來,發現菟葵屬地理分布格局的形成反映了亞洲三大高原的形成過程,揭示了東亞亞熱帶常綠闊葉林、熱帶雨林和荒漠植被的進化歷史,闡明了東亞兩種特殊生境生物的遷入動態及其驅動因素。這些成果推動了植物分類學這一經典學科的發展,並將分子系統學由一門學科拓展到探討宏觀生態學、地質學等領域科學問題的工具。

2023年,王偉獲得第四屆吳征鎰植物學獎青年創新獎。

王偉在查閱標本。人民網記者 李發興攝

王偉在查閱標本。人民網記者 李發興攝

20年前,王偉口袋裡揣著毛茛目植物拉丁文名冊在中國科學院植物研究所園內轉悠,慢慢開始與植物“熟識”。

20年后,王偉依然在辦公室、標本室和實驗室穿梭,身邊也多了幾位他帶領的學生,共同在植物分類學領域探索著。

在多年的研究中,“整合”成為了王偉創新研究方式的關鍵詞。在傳統植物分類研究的基礎上,王偉通過整合形態和系統發育,系統地解決了毛茛目和其他相關被子植物疑難類群的分類學問題,為植物分類學研究探索出了新方向。

“做科研更重要的是自我肯定”

王偉與植物學的結緣稱不上“浪漫”。

原本喜歡數學的王偉,在1998年高考填報志願時,報的都是數學專業。沒想到最后被調劑到雲南大學生物學專業,“從小在農村長大,對植物談不上什麼興趣,也隻能硬著頭皮學。”

憑借自己優異的成績,王偉最終進入了生物學基地班學習。大三暑假,王偉跟隨導師丁開宇教授進行野外採集,幾乎跑遍了大半個中國。

“丁開宇老師是我專業學習的啟蒙老師。”王偉說,野外採集時,丁老師一路跟他講解著不同類型植物的特征和知識。聽得多了,對植物也就慢慢產生了研究興趣。此后,在丁老師的幫助下,王偉也學到了撰寫科研文章的方法和技巧。

2002年,王偉被保送至中國科學院植物研究所碩博連讀,開始對毛茛目植物的分類進行研究。

在撰寫第一篇研究論文時,王偉憑借本科階段的基礎,僅用了一個通宵就完成了初稿,但前期工作背后的艱辛令他刻骨銘心。

王偉回憶,當時的實驗需要對星果草進行序列測定,自己在實驗室“泡”了大半年,卻一直得不到實驗結果。

看到別人在短時間內就能獲得實驗成果,王偉開始懷疑自己是不是選錯了專業,甚至有了放棄的念頭,“實在不行就隻有退學了”。

后來,在導師和實驗員的幫助下,王偉終於順利完成了實驗,這也讓他重獲了在植物分類學領域繼續開展研究的信心。

這一次的經歷,也一直激勵著王偉。他說:“除了堅持和有追求的目標,做科研更重要的是自我肯定,在研究中有新的結果、新的發現,就會有興趣繼續做下去。”

從“不感興趣”的一個領域邁出腳步,王偉目前已經延伸探索了植物分類學領域的不同研究方向:在系統發育背景下,探討植物類群的地理分布格局及其形成的原因,以物種的進化動態對環境變化的響應來研究生物多樣性等等,都是他目前感興趣的研究領域。在王偉看來,這些研究都是與植物分類學研究一脈相承的。

用整合與創新解疑難問題

在研究星果草的過程中,王偉發現不同的分類學家對星果草有著不同的分類處理。“那個時候分子系統學剛剛興起,我們用分子數據建立了一個“系統發育樹”,發現跟傳統的分類學觀點不一樣。”

如何去解釋這些分類差異?帶著問題與困惑,王偉開始大量查閱標本與文獻,在他的腦海中,逐漸形成了一個概念——植物的分類體系中,分子和形態應該是相互印証的。

攻讀博士學位期間,王偉在屬的分類基礎上進行了毛茛目的系統發育關系研究。后來,隨著研究一步步推進,逐漸形成了“以系統發育為原則的整合分類學”的研究范式。在此基礎上,系統地解決了毛茛目和其他相關被子植物疑難類群的分類學問題,提出了世界毛茛目、防己科和鳳仙花屬的新分類系統,建立了1個新科、3個新族和5個新屬,發表26個新組合或新名稱,發現1個中國新記錄屬。

防己科的藤棗曾被認定為我國Ⅰ級珍稀瀕危植物。2003年,也是進入中國科學院植物研究所的第二年,王偉到雲南省西雙版納傣族自治州採集藤棗。

王偉發現,一株被引種的“藤棗”的葉片是三出脈,這與自己在《中國植物志》中看到的具有羽狀脈的藤棗不一樣。

哪個才是真正的藤棗?王偉的疑惑並沒有立即得到解決,“但是腦子裡一直都有這個事兒”。

接下來的幾年間,王偉為了揭開藤棗的“真實身份”,嘗試了很多研究方法,但都沒有得到結果。直到2019年,王偉帶領的研究組獲取了一些新鮮樣品后,再次開展了鑒定研究。

基於分子系統發育分析,研究組發現具有羽狀脈的藤棗為密花藤族的成員,與密花藤屬形成姐妹群關系﹔而具有三出脈的所謂“藤棗”為粉綠藤族的成員,與東南亞的血果藤屬形成姐妹類群。在此基礎上,進一步結合形態証據,研究組確定了具有羽狀脈的藤棗才是真正的藤棗,而具有三出脈的所謂“藤棗”則是防己科中的中國新記錄屬(血果藤屬)的成員。同時,研究還提出“核DNA條形碼ITS/ITS2”是鑒定藤棗和其他木質藤本最有效的分子標記。

近年來,由於更多的個體在野外工作中被發現,目前藤棗被列為國家重點Ⅱ級保護野生植物,但王偉發現有些新報道的“藤棗”個體實為防己科大葉藤屬的成員。因此,在未來的保護工作中,王偉認為利用他們研究中所提出的“DNA條形碼”對其進行准確鑒定是非常有必要的。

“植物分類學研究除了去野外發現新的類群,更重要的是結合分子和形態証據,對現有類群進行正確分類,以系統發育為原則澄清不同類群之間的親緣關系,形成一個比較合理自然、具有預見性的分類系統。”在王偉看來,對植物進行合理地分類,是進行后續開發利用和生物多樣性保護必不可少的基礎,這也是他未來的努力方向。

對“冷門”學科的執著

用近二十年的時間破解藤棗的分類與鑒定長期存在爭議的問題,需要的不僅僅是耐心與堅持,更是對科學問題的執著。

“發現一個問題容易可解決不易,但是學科的發展和技術手段的進步會給解決問題帶來幫助,所以發現一個有趣的科學問題就不要輕易放棄。”王偉說。

植物分類學是植物學各分支學科的基礎,然而隨著人才隊伍的不斷“凋零”,目前已被認為成為了“冷門絕學”。科研人員要能坐得住“冷板凳”,也要用腳步與人間草木同行。

說起野外採集的艱辛,2005年在陝西太白山的採集經歷至今仍讓王偉記憶猶新。當時正值“五一”假期,王偉背著四五十斤重的硅膠材料上了山,沒有火、沒有床,睡覺就蜷在潮濕的木板上,水缸裡一舀全是虫……王偉回憶,“當時穿著10塊錢的膠鞋就上山了,上去容易,趕著下山的時候兩隻腳的大拇指指甲蓋全揭開了,實在太疼了以致於后來隻能倒著走。”

植物分類學是一門研究植物界不同類群的起源、親緣關系以及進化發展規律的基礎學科,仍有許多疑難問題亟待破解。

在對植物分類學的研究中,王偉認為最重要的就是要能“沉下去”,“如果只是浮於表面研究,就會找不到、找不准問題,也就沒有明確的研究目標。”

目前,王偉繼續圍繞毛茛目的系統發育和分類進行研究,目標是完成一本毛茛目屬級水平的分類學專著——澄清毛茛目有多少個科、多少個屬,以及每一個屬所在的亞科、族的分類研究。

此外,王偉還在探索毛茛目植物的地理分布格局,不同科、屬之間物種多樣性差異形成的原因,以及以東亞亞熱帶常綠闊葉林生物多樣性的進化動態為重點,開展特定區域生物多樣性的形成過程及其驅動因素的研究。

談起未來的研究,王偉認為:“應該是基於形態和分子相結合,不能偏形態也不能偏分子。”分子系統學迅速發展,也不能讓基於形態的研究滯后。

“希望對植物分類中的形態方面感興趣的老師或學生,能針對形態開展更多的研究工作。”王偉說。

關於“吳征鎰植物學獎”

吳征鎰植物學獎由中國植物學會、雲南吳征鎰科學基金會於2016年7月12日聯合設立,旨在弘揚吳征鎰嚴謹治學、無私奉獻和執著追索的科學精神,獎勵在植物學基礎研究、植物資源合理開發利用、植物多樣性保育及生態系統持續發展等方面取得杰出成就和重要創新成果的植物學科技工作者。該獎項每兩年評選一次,每屆設置“杰出貢獻獎”一名和“青年創新獎”兩名。

(責編:木勝玉、朱紅霞)

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