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兰州大学 - 《兰州大学报》

【我们兰大人】张凤:在真菌与树木的“地下对话”中破译共生密码

作者:​大学生通讯社 魏露 白杨    
2025-06-13     浏览(37)     (0)

兰州大学生态学院张凤教授

张凤在野外做调查

张凤与学生的合影

原创·首发·独家

在兰州大学生态学院岫云楼的办公室里,几盆绿萝沿着窗台舒展叶片。张凤教授从书架旁取出可降解材质的小茶杯倒茶。这个细节像极了她的科研风格:在细微处扎根,用可持续的方式探索自然规律。

共生机制的研究突破

长期以来,国内外研究者往往更关注病原菌与树木的互作机制,而兰州大学生态学院教授张凤则专注于菌根真菌与林木共生机制的研究方向。

森林中的真菌不仅仅是分解者,它们中的有些则是在地下建立了庞大的菌丝网路形成了“地下森林”。但是真菌和树木的相互左右机制是什么呢,比如,为什么牛肝菌只能在松树下发现,松露为什么会形成“蘑菇圈”?

七年前,张凤从法国国家农业科学研究院结束了博士后的工作,她带着对上述问题的关注以研究者身份再次回到兰州大学。张凤选择将双色蜡蘑和杨树的模式共生菌根作为研究对象,并开展其中的共生调控机制及其在胁迫环境下植物与共生真菌相互作用相关研究。过去六年间,她带领自己的团队一次又一次地重复实验,终于收获了较为满意的实验成果。

2025年,张凤团队在植物学领域的顶级期刊NewPhytologist和PlantPhysiology分别发表了他们的最新研究成果,引起了国内外学术界以及媒体的普遍关注。张凤团队首次发现并证明了外生菌根真菌共生体中,植物和真菌进行碳氮营养物质交换的分子机制。

这两项研究结果共同构建了外生菌根共生的“营养对话”模型:植物通过SWEET1c提供碳源作为“共生货币”,真菌则以LbAMT1转运氮素作为“回报”,双方通过分子层面的精准调控实现互利共赢。在分子机制层面,她首次发现碳氮交换的协同调控网络。“这种‘你给我碳,我给你氮’的精准响应,就像两个棋手在树根里下棋。植物和真菌通过分子信号持续博弈,最终达成共生协议。”张凤用这样的比喻形容她的理论成果。

实验室里看懂了碳氮交换的“账本”,到了野外就能让树和真菌好好“做生意”。那些在显微镜下被破译的分子密码,将可以在更广阔的西北大地上实现更多物种的“合作共赢”。一方面,通过改善树木的生长、提高树木的抗逆性,可以广泛地用于林木的培育和修复。

另一方面,则是更加有利于共生菌的检验和栽培。在传统蘑菇种植中,农民只能依赖经验判断土壤中是否存在共生菌,不出菇时完全无法预知结果,就像是拆盲盒一样盼收成。张凤团队建立的分子生物学鉴定体系,现在能像给土壤做CT一样,在菌丝阶段就看清地下“矿藏”,精准判断菌种的存在与否以及多少,将更加有利于蘑菇培植的产业化发展。

将小众研究栽培成参天大树

2000年,张凤成为兰州大学生物技术专业的一名本科生,通过考试选拔进入到更注重学生科研能力培育的基地班学习。从大三开始,张凤便在张立新教授的指导下进入实验室工作。“做实验像拆盲盒,失败是常态,但某次数据突然点亮的瞬间,会让人上瘾。”做实验带来的成就感让张凤逐渐喜欢上了做实验,走上科学研究的道路成为她口中“一条自然而然的道路”。

研二时期,中国科学院上海有机化学研究所的刘文研究员来到兰州大学作报告,张凤在兴趣的驱动下便申请到了上海有机化学研究所进行联合培养。在研究所期间,张凤主要进行微生物代谢产物的生物合成方面的研究工作,加之在兰州大学进行的植物方面的研究,在读博士期间,张凤便选择了将植物与微生物这两个自己感兴趣的方向结合起来开展研究。

“你吃了10个饼饱了,你能说我只要吃第10个饼我就饱了吗?”张凤一直清楚记得唐功利老师对自己的教诲。科研工作,尤其是通过实验得出结果,是一个不断积累的过程。张凤也在向自己的学生传递,达到如今的实验成果,可能学生觉得前面是走了很多的岔路、弯路,但如果没有前面那么多次的失败的积累,是很难走到如今这一步的。

在如今这样一个快节奏时代,张凤仍然热爱并享受这种不断尝试、积累、等待的科研实验过程。而她关注的真菌-双色蜡蘑和杨树根部形成共生菌根相关研究,虽然小众,但或许也正是凭借她对于自己热爱领域长达六年的不断坚持,才取得了在国内外都瞩目的成果。

“做科研要有定力,不能说有什么热点就去追,什么好出成果就去做什么,把自己关注的领域好好做下去,才是了不起的。”这是张凤一直坚守的科研信条。

当下,张凤的研究聚焦于构建本土模式物种共生体系。过去真菌与林木互作的分子机制相关研究大多使用国外的双色蜡蘑等外来菌种。“我们正在做的,就是将我国本土的外生菌根真菌分离纯化,使本土菌种能够和本土树木形成稳定共生,在实验室里培植出下一个基因稳定的模式物种。我希望以后能做到,只要做相关研究,全世界都使用我们实验室给他们的菌种。”

而张凤的这个梦想,则有望打破国外菌种技术垄断,在未来形成可推广的“中国方案”,为林下经济、生态修复等领域提供自主可控的技术支撑。

培养一群“全能干细胞”

张凤目前主要承担本科生《细胞生物学实验》课程的教学。她认为实验课程对于生物学相关专业学生的能力培养具有十足的重要性,因此在教学过程中,她不仅注重理论知识的传授,更强调学生的动手能力和探索精神的培养。“我希望学生们能够永远保持‘全能干细胞’的状态,不要过早地给自己设限,什么都能学,什么都能做。”张凤这样鼓励她的学生们。

如同自己的成长路径一般,张凤认为,生态相关专业学生,专业知识、能力的掌握只是基本要求,最重要的专业素质是一种面对问题时的冷静与韧性,以及一种不急于求成的坚定。她经常在科研一线指导研究生,比如去年寒假,一名研究生的实验陷入僵局,张凤最终亲自上手帮学生攻克难题。

“实验失败是常态,但关键是要在失败中学会调整变量、寻找新方法。”她常对学生说,“就像我们做基因编辑实验,一次失败可能是参数问题,两次失败可能是技术路径问题,但只要坚持复盘,终会找到突破口。”

在教学过程中,张凤发现之前的实验课程内容已经难以满足现代科研的需求,因此她对课程进行了重新调整,引入了更多前沿的科研手段和方法。她希望学生们能够在本科阶段就接触到最新的科研技术,为未来的研究打下坚实的基础。“我不会要求本科生做出像研究生那样的成果,但我希望他们能够学会接触到前沿的科研方法,学习科研的精神和态度。”张凤说道。

张凤的课堂上,学生们常常能够感受到她对科研的热情和执着。她用自己的亲身经历告诉学生们,科研是一条充满挑战的道路,但只要坚持不懈,就一定能够收获成功的喜悦。“做科研就像玩游戏,你需要在繁杂的细节中找到线索,不断尝试,不断探索。”张凤用这样通俗易懂的语言,让学生们理解科研的真谛。

在张凤的指导下,学生们逐渐学会了如何面对科研中的困难和挫折。她常常告诉学生们:“当你遇到困难时,不要急于求成,要学会等待,学会在失败中寻找新的方向。”这种积极的科研态度不仅帮助学生们在学业上取得了进步,也在潜移默化中影响着他们的生活态度。

张凤的课堂不仅传授知识,更传递了一种对科研的热爱和执着。她用自己的行动诠释了什么是“教学相长”,在培养学生的同时,也不断丰富和完善自己的教学方法和理念。

从实验室到课堂,从理论讲授到实践指导,张凤以深耕细作的姿态,在学生心中播撒科学的种子。她坚信,每一次耐心的指导、每一次创新的尝试,都是在为中国科研的未来夯基垒土。正如她常说的:“科研是一场接力赛,我的任务就是把手中的接力棒稳稳地交给下一代。”