中国科学院院士许智宏：把植物的“再生之力”变成民生的“健康之源”

来源：【人民日报中央厨房-民生无小事工作室】

中国科学院院士、北京大学原校长、腾冲科学家论坛联合主席 许智宏

60多年前，我就开始了植物体外培养和再生研究，研究过很多种重要农作物、花卉植物、药用植物，也研究过野生植物。研究越是深入，越会感到植物生命力之强大：一片叶、一段茎、一节根，甚至一个细胞，在适宜条件下都可能再生成一个完整生命。

植物细胞蕴藏的这种潜能令人惊叹，也引出许多值得我们共同思考的问题。植物为什么会有如此强大的生命力，这种再生能力不是简单孤立的生命现象，其背后涉及细胞命运决定、组织发育与分化、信号调控和基因表达等一系列基本生命过程。

过去，我们更多观察植物“怎样生长”；今天，现代生命科学让我们能进一步探索，一个细胞为什么能重新获得完整生命体的发育潜能？细胞之间如何传递信号？环境变化又如何影响一个生命的重建？对这些生命现象的理解对我们的百姓生活会产生什么影响？这些问题看似属于植物科学，实际上触及的是生命科学最基本问题和产业应用。研究植物再生，也是在帮助我们理解生命为什么能够不断更新、适应和延续，甚至可以帮助提升人民的生活质量。

许智宏

要回答这些问题，离不开学科之间的交叉，从细胞生物学、发育生物学，到遗传学、分子生物学，再到基因编辑、合成生物学以及人工智能等新技术，我们正拥有越来越多认识和改造生命的工具。

但我想强调，技术是手段，基础研究是创新的源头。新技术能让过去需要很长时间才能解决的技术问题变得更精准、高效，但技术本身并不是万能的——真正有生命力的科学，最终要建立在扎实的基础研究和对生命规律的认识之上。就像现代育种一样，我们可以用基因组学、基因编辑等手段创造新品种，但技术手段越强大，越需要尊重生命自身的规律，也越需要沉下心做长期、扎实的基础工作。植物干细胞和再生研究也是如此。

基础研究是创新的源头，不能急功近利

植物是人类食物、药物和许多重要生物资源的核心基础，也是生态系统中不可替代的组成部分。种业创新、粮食安全，都离不开我们对植物生命本质的深入理解。

随着人口增长、环境变化和人民对健康需求的提高，我们需要重新认识植物的价值，重构植物的生产模式。植物中蕴藏着丰富的天然活性物质，如何发现新的资源、理解新的机制，并通过生物技术把这些知识转化为健康产品和产业，值得我们长期探索。

拿中药材生产举个例子。过去几十年，世界上不少实验室都在尝试规模化培养人参细胞，都因为有效成分含量太低而没能走出实验室。我读研究生的时候，我的导师就做过人参细胞培养，细胞长得很好，但有效成分含量和天然人参没法比。如果当时因为失败就放弃这条路，也就没有后来换位思考、最终走通的事。

后来，我们尝试一条新的技术路线。既然人参的有效成分积累在根里，根须的含量尤其高。既然整根可以培养，为什么不直接培养人参的不定根？

山东威海有一家企业，就是沿着这条路突破的。2023年我第一次去参观他们用生物反应器生产人参不定根。一套反应器200公升到一吨，两个月就能产出150公斤；后来我又去看过，他们的生物反应器已经拓展到100多套，也在尝试2吨、3吨、5吨容量的生物发生器，把生物技术和智能制造很好地结合起来。这是我见过的规模最大、设备最先进的植物细胞产业园，我非常欣慰。

从实验室的三角瓶到几吨级的发酵罐，这个跨越不是简单的放大。科学家在实验室里可以做得很好，但大规模培养需要的理化条件不同，仅靠发表论文的数据是做不出来的。里面有大量工程问题：通气、搅拌、无菌培养、皂苷含量提升等，尤其是污染。微生物发酵周期只有几天，而人参不定根培养一个生产周期要两个月，一旦污染损失巨大。

威海这家企业有位学工程出身的工程师，硬是钻进生物学的书里，把设备设计和组织培养结合起来，把污染率降到了极低，又实现了全程自动化，这就是基础研究和产业结合的价值。科学家提出设想，工程技术人员根据产业需求去实现它，二者缺一不可。基础研究一旦与产业需求有效对接，能释放出巨大价值。

为珍稀药材找出“第三条路”

很多人问我，为什么非要把人参“搬”进工厂？我常常先讲传统的两条老路。

第一条老路是到野外去采集。我国有几千种作物和药材，是一代代传下来的。但好东西不能都靠野外采集，东北的人参和南方的金线莲就是例子，野生资源越采越少，后来成了濒危植物。

第二条老路是人工种植。人参是重要中药材，需求在增长，但土地面积有限，人参又对气候、土壤要求苛刻。过去种过人参的地，往往要休养很多年才可以继续种植。

新路就是不再靠采集和种植，而是用细胞培养和生物技术，把珍稀药材“请”进工厂。

现在，人参的基因组已经分析清楚了。人参可以产生100多种人参皂苷，但已知的有效成分不到10种。人们可以通过合成生物学把参与这些最有效成分合成的基因分离出来，转到酵母或者其他微生物里通过发酵来进行生产。我原来工作过的研究机构就在做这个方向，已经有几种人参皂苷可以批量生产了。将来中药的现代化，一定是这几个层次共同推进，相辅相成。

当然，不同植物要用不同的方法，不能一概而论。有效成分在根里的中草药，比如丹参、甘草，可以参考人参的路子；有效成分不在根里的，比如紫草，当年中国科学院的研究人员就是用细胞培养实现“量产”。所以，要根据不同的植物对象选取合适的方法。

还有一条思路是“回归自然”。云南那边种植三七，有院士团队把它种到林子底下，让它回到接近自然的状态，种出来的三七品质很好，有效成分也高。

现在，科学家研究清楚了不同波长的光、不同生长阶段对有效成分积累的控制条件，利用植物工厂模拟大自然的光照和条件，在人工可控的条件下大规模无污染生产，这也是一种办法。

中药现代化、生物制造，不是离老百姓很远的事。它直接关系到中药的安全性，更关系到那些珍稀药用植物的存亡，我们有责任把老祖宗留下的宝贝保护好，传下去。

把实验室的成果送到百姓的药箱和餐桌

实验室长出来的东西最终要送到哪里？我认为是两个出口：老百姓的药箱和餐桌。

先说药箱。我们需要搞中药育种，过去很多是在田里挑几株长得好的、药用价值高的代代相传，常常是产量上去了，有效成分却下降了。用现代育种技术改良中药材品种、用细胞工厂稳定生产有效成分、用合成生物学制造关键成分，这几条路径整合，才能让老百姓吃到放心的药、用上放心的药材。

再说餐桌。随着生活水平提高，老百姓对食物多样化、功能化需求也越来越高，这需要科学支撑。

实验室的成果要真正走到餐桌上、药箱里，中间还隔着一道“科普的桥”。

中国的科学家不太擅长科普，西方有很多科学家科普书写得非常好，这是要承认的差距。现在我们评价科学家、评价大学老师，已经把科普作为考核的重要一面，我也在鼓励更多科学家到中小学去。做科普要说老百姓可以听懂的话。

现在做基础研究的年轻人，很多是博士生，任务很重，但是不要只盯着发表论文，也要想想我们的研究对产业有什么贡献，如何对老百姓有用。

国家高度重视基础研究，也鼓励基础研究成果与产业发展结合。成果转化不是自然发生的，是需要学者主动与产业对接，也需要企业家多跟学者交流。

一粒种子很小，但只要有合适的环境，就能生根、发芽、开花、结果。植物科学的发展也是这样，需要一代代人沉下心来，长期积累。面向未来，我们还有许多未知等待探索。但我相信，只要方向对了，路就不会太远。

（《民生周刊》记者刘烨烨、朱浩铨整理）

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