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张启发:享誉世界的生物学家

2014-09-15 21:47:36  
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 张启发,中国科学院院士、美国科学院外籍院士、第三世界科学院院士、中国科学技术协会副主席,华中农业大学生命科学技术学院院长,国际著名的作物遗传育种和植物分子生物学家,党的十七大代表。
 
坎坷的求学经历
 
    1954年元月(阴历1953年12月19日),张启发出生于湖北省公安县埠河镇新利村的一个普通农民家庭。家有四兄妹,他排行老大。据他母亲回忆:“他父亲是一名拖拉机手,常年在外。自己既要忙农活,又要照看更小的孩子,没时间管他。因为怕他四处乱跑掉到水塘里出事,每次种田时只好将他锁在家中。后来我和他父亲商量,与其担惊受怕,不如让他上学读书,这样既有了管束,又能早点学知识。”
    就这样,1958年秋天,年仅四岁半的张启发被母亲虚报年龄,进入新平小学读书。1962年人民公社调整,重新分队,张启发所在的新利大队建立民办新利小学,他于四年级下学期开始到这里就读。童年的生活充满艰辛,张启发说,那时有两个基本满足不了的奢望:一是吃饱肚子,二是冬天有袜子穿。小学时,他经常身无分文,哪怕是过年也得不到压岁钱,经常为读书所必需的本子和笔犯愁。因家里生活困窘,每天放学后,他就赶紧回家,拿起篮子去挖野菜,既作人的食物,也作猪的饲料。每年学校放暑假,张启发经常要到湖里钓鱼,改善家中的生活。
    新利小学成立时执教的杜岐昌老师,对童年的张启发影响很大。张启发回忆说,杜老师多才多艺,吹拉弹唱样样行,篮球也打得好,语文、算术、唱歌、作画、体育等等都是他教。他还写得一手好字,过年的时候挨家挨户给村里人写春联,学生们经常跟在后面学,并称他的字为“杜体”。杜老师还会修收音机,村里哪家的收音机坏了都会去找他。杜老师对学生特别好,就像对自己的孩子一样,教育也很得法,学生对他的感情很深。那时侯,学校并不怎么追求升学率,但杜老师却安排学生晚自习,经常花很多时间给大家讲小说。
    在妹妹张晓萍的印象中,大哥从小天资聪颖,又勤奋刻苦。杜岐昌老师则回忆道,张启发从小就与众不同,爱读书,善于思考,遇事总爱探个究竟,老师提问总是举手抢着回答,成绩一直是班上的第一名。小学毕业那年,其他考上的都收到区里中学的录取通知,而他的通知暑假都快结束了还迟迟没到。杜老师既焦急又诧异,班上成绩最优秀的学生怎么会没有通知书呢?老师还担心地问他是不是把哪道题做错了或是题目没做完。直到新学年快开学的时候,通知书总算来了,打开一看原来他是被荆州中学录取了。老师和家人高兴得不得了。这是新利民办小学的第一届毕业生,12个毕业生有7个考上中学,其中居然还有一个录取到被誉为当时荆州地区最高学府的荆州中学,全村人都感到自豪。

    1964年秋,张启发离开农村进入荆州中学读书,成为当时荆州中学年龄最小的学生。他的户口也随之转进了城里,实现了农村的孩子“鲤鱼跳龙门”的理想。入学第一年,年仅10岁的张启发被数学老师指定为课代表,而同班的孩子一般十二三岁,最大的17岁。40多年后的2009年4月23日,张启发应邀回母校荆州中学参观讲学。在学校,他见到了自己阔别多年的老师。他和老师们一一握手,清楚地叫出每一位老师的名字,并深情地向老师们鞠躬致谢,祝福他们健康长寿。当年的班主任、80多岁的江学铭老师激动地说:“因为张启发是从农村考进来的,家中比较困难,当年我还做过他的家访。”在和语文老师交流时,张启发说当年教给他的一些课文令他印象深刻,终身受用,比如《钢铁是怎样炼成的》中的一段,“人的一生应该这样度过:当他回首往事的时候,他不会因为虚度年华而懊悔,也不会因为碌碌无为而羞愧”。
    可惜初中仅读了两年,文化大革命就开始了。1966年放暑假时,学校就说听通知再去上学。回到农村,他经常听到广播里播放各地文化大革命和大串联的消息。在家等了很久,学校才通知他回学校。到了学校,他看见昔日的老师已在那里干扫马路、扫厕所的活,他们则在学校的组织下挂上袖章当起了红卫兵,并参加串联。1966年10月,不到13岁的张启发来到了北京,参加了毛主席对红卫兵的接见。听说他要去北京串连接受毛主席的检阅,父亲十分高兴,尽管家里很穷,还是筹款给他买了一条新裤子。张启发如获至宝,带在身上一直舍不得穿。到北京的第一天,大家在天安门前照相,他也跟着照了一张,穿的却是一条打满补丁的破裤子。照片寄回去,家里人看了很不高兴,回来还被母亲骂了一顿。
    1966年11月,他们又从北京串联到天津,当从广播里听到周总理“等到明年春暖花开再串联”的号召后,就从天津回到荆州。他们回来后发现,绝大多数人并没有回来,他们就在学校待了一段时间,决定继续串联,这一次的目的地是毛主席的故乡湖南韶山。他们一行几个孩子背着被包从荆州出发,一路打着旗子,散发传单,用了约一个星期的时间于1967年元月到达韶山。后来他们从韶山又走到长沙,再乘车经武汉回到荆州。张启发回忆说:“路上我忽然觉得全身奇痒无比,不知怎么回事。到家后,我母亲掀起衣服一看,原来从内到外的衣服里满是虱子!那时侯没有消毒的东西,只好把衣服拿来煮了又煮,才又重新穿上。”

    1967年春,荆州开始武斗,各派之间相互打仗,逐步发展到枪声不断。期间,张启发回过一次学校。由于外面太乱,家人不再让他回学校。从1967年夏天开始,不到14岁的他就开始参加生产队劳动,干农活,全心全意当上了农民。1968年冬,毛主席发出“知识青年到农村去,接受贫下中农再教育”的号召,荆州中学给他寄来了初中毕业证和户口本,从此他成了一个真正的农民,并当上了小队的记工员,插秧、割麦、打药、锄草、收稻子、拔棉杆、冬播、修水利,脏活重活样样干在前头。1970年,他担任了生产队的民兵排长。那是“备战备荒为人民”的年代,军事训练十分严格。冬天上水利工地,他又接任水利队长,参加了当时颇为浩大的王家大湖水利工程。1971年,他曾就读过的新利小学缺教师,大队又让他去当民办教师。除了教书,他还兴趣广泛,吹拉弹唱,样样都会,大队演京剧样板戏沙家浜,他还是京胡琴师。两年后,大队把他从学校调出来,继续当民兵排长。从1967年夏天到1973年夏天,张启发在农村整整干了6年,把生产队的全部农活都干了个遍。
    1973年,他获得了推荐上大学的机会,在县城参加了考试。张启发回忆:“考完从考场出来,我们听到广播里播放‘一张发人深省的答卷’,这是批判考试的文章。我想这次考试可能白考了。”不出所料,虽然进行了考试,但所有参加考试的人都是同一个成绩,即“初中毕业以上文化水平”,至于能不能上大学那就是个人运气了。颇为幸运的是,张启发被当时的华中农学院黄冈分院录取,而他填的志愿也是华中农学院。因为在农村干了几年,他做过农村干部,当民兵排长时还兼任生产队的技术员,对农业生产既了解又很有感触,感觉搞农业研究挺有意思。荆州是棉产区,技术员的首要任务是负责生产队的病虫害防治,还要经常看书和开会。
    如何看待农村生活的这一段经历?张启发认为,这是一段非常有用的经历,虽然有6年最宝贵的青少年时代没有在课堂读书,但这段经历奠定了重要的人生基础。经常受冻挨饿,参加政治运动,投身于农业生产,战天斗地,干脏活重活,劳动的基础、生活的基础、艰苦的基础都打得很牢,而且造就了健强的体魄,培养了不怕苦不怕累的精神,深深懂得了自己的出路只能靠自己奋斗的道理。经历了那样的艰难困苦,以后的人生道路中就再不知道什么是苦,什么是累了。后来他深情地对学生们讲:“艰苦的生活经历,是人生宝贵的财富。”

    华中农学院黄冈分院位于新洲的涨度湖畔,在“文革”期间由学院农学方面的一支主力搬迁于此建成的,分院1978年迁回武汉后,这里至今仍是一片荒凉。1973年9月22日,张启发去学校报到,入学通知上说新洲县城有人接。到了那里,等待他们的是一个拖拉机和一位老师。老师让他们将行李放上拖拉机,由师傅开走,学生跟着老师步行。从新洲县城走到学校有 23里路,当时还没有公路,这给了很多学生一个“下马威”,而对他来讲却是很轻松。快到的时候,老师告诉他们,别人称黄冈分院为“大砖(专)院校”:用田里的土砖砌围墙做成的学校,大家听了哈哈大笑。第一天的入学教育令张启发印象深刻,他说:“辅导员告诉我们,田里种了很多黄豆,昨天刮了一夜的风,要变天了,大家都去收黄豆。这可是我的强项,大家一下地,很多同学干不动,我却做得又好又快。”
    开始读书了,从10月到12月,上了三个多月的课,学了一点代数、物理、化学、植物学等等。期间有过一次测验,后来开始批判“资产阶级教育路线的回潮”,上了课却没有考试。后来才知道,整个大学生活也就这三个月是认认真真在教室里度过的。
    黄冈分院有几百亩地。1974年春天,学校向朝阳农学院学习,将学生分成若干个组,把地都包给了学生,让大家从实践中学习。张启发所在的班分成3个组,一个组10个学生,他是组长。每组各分得几亩旱地几亩水田,旱地种棉花,水田种水稻,各有一个老师指导。所有的农活都是自己干,由于大家一边学习一边种地,张启发感觉种地的基本功又有进一步提高。上课很有意思:偶尔有一些课堂讲授,然后就是什么时间要发虫了,植保老师就会带大家到田里去看,这个虫怎么去认,怎么去防,怎么去治;到了栽苗的时候,老师又和大家一起去田里栽苗,教大家怎么栽苗,怎么施肥。他们一边上课,一边种田,一边观察,一边记录,完了就把实验数据加以整理写成实验报告,没有考试,实践性很强。那个时候,张启发每天下田,播种、插秧、锄草、施肥样样亲历,观察、记载十分细致,所以对棉花、水稻种植生产有了更深入的认识。

    1975年开始轮到他们当“老师”了,到学校外面去搞社会教学,要将学到的知识应用于农业生产。张启发又当起了农民,被分到新洲县凤凰公社石骨山大队,与当地农民一道开山造田种棉花。张启发的任务是在大队农科所种棉花示范田,所有的活都是自己干,一干就是大半年。这里当时是全国农业学大寨的典型,参观的人络绎不绝。他的示范田位于公路边第一块,棉花长得很好,参观的人首先就看这一块。1976年,学校觉得他做的不错,推荐他给下一届的学生当领队,到新洲县的刘集公社开门办学。刘集当时是全国农业机械化的典型。大学毕业时,在刘集的实践还未结束,学校告诉他留校了,并要求他坚持把社会教学做完后回校。
    毕业后,张启发留校任教。喜欢家乡的他去找领导,表示不想留校,希望能回荆州。但那时,个人意愿只能服从组织安排,他成了余毓君老师的助手。这位女老师是研究小麦的,业务能力很强。当时中国杂交水稻正好研究出来了,华国锋主席有一个指示 “要把杂交小麦做好”。在这一指示的指引下,他跟着余老师做杂交小麦育种研究,实实在在的干了几年。期间发生了一件事让他萌发了学习英语的念头。张启发中学学的是俄语,大学没有学过外语,毕业时连26个英语字母都认不全。而国内的科学研究因“文革”都停下来了,没有中文的研究资料可供参考,专业老师只能看英文文献。那是1976的冬天,余老师给他一本杂志,封面张启发至今还记得:Crop Science,就是作物科学,余老师指了几篇文章,他连标题也看不懂,这对他的剌激很大,原来英语这么重要。于是他想到要学英文,从头开始,老老实实地学。那时没条件上课,也没有人教,只有自学。好在打倒“四人帮”后,广播电台开始播英语广播,他就从ABC开始跟着学。他学得很投入,当别人在休息和娱乐的时候,他却在跟着广播读英语;每次出差,他都必定带着英语书。 

    1978年下半年,黄冈分院撤销,大部分老师回到本部。就在这一年初,学院办了一个师训班,对留校的年轻老师进行业务培训。由于余老师身体不好,又住在本部,分院的科研只有靠张启发去料理,所以开始没能参加这个班。下半年从分院搬过来后,他插进了学校的英语班。由于他起步较早,进了快班。尽管晚去了半年,进去后他却发现自己的英语是班上最好的。到了年底,农业部来学校组织出国人员选拔考试,他考得最好,远远超过开年就进英语强化班的学员。他就这样冒了出来,开始在华农小有名气。那次考试,除他之外,班上还有几个老师也选拔上了,他们被推荐到农业部在南京办的培训班,又集中学习了半年。张启发回忆说:“说是学习,其实也是自学,没有老师教。条件也不好,一个班才一个录音机,也没有啥好录音带给我们。绝大多数时间是自己看书,自己读。”但那时国家的政治形势尚不稳定,学了半年却没出国。
    到本部后,张启发有机会和更多的老师接触。这时,他遇到了另一位对他的人生产生重要影响的老师——我国著名的作物遗传育种学家,40年代的留美博士,现已94岁高龄的刘后利教授。张启发一直对这位老人尊敬有加,每年正月初一都会以学生的身份去给他拜年。因为当时张启发“准留学生”的身份,刘老师对他寄予厚望,让他学数量遗传学。虽然数量遗传学那时在国际上并不是太新的学科,但在国内觉得很新。“为什么呢?”张启发解释,“因为改革开放初期,做其他研究都需要设备。分子生物学则是更新的领域,而现代生物技术都是建立在分子的基础上,当初不仅农学院,国内其他大学基本不具备这样的研究条件。数量遗传学则不一样,比较简单,拿笔、算盘或者手摇的计算机算一算就可以了。可是要学数量遗传我的基础差得一塌糊涂,缺好多功课。”数量遗传的基础是统计学,统计学的基础是概率论,概率论的基础是高等数学,要学高等数学先必须学初等数学。于是他从头开始,代数、几何、三角函数,从1978年到1980年,利用业余时间,一门一门的自学。此外,认识到化学对于农业科学的极端重要性,他还认真自学了多门化学,包括无机化学、有机化学、分析化学。结合工作,他还补学了遗传学、作物育种学等课程。

    那次英语培训后,由于没有出国,刘先生对他说,既然没有出去那就考研究生吧。于是,他一边工作,一边自学和备考。到1980年,参加了研究生入学考试,总分考了429分的少见高分,其中化学94分,遗传学和英语均为90分,充分见证了他自学的成果。考上研究生后,为了强化他的数学基础,刘先生还建议他花一年的时间到武汉大学数学系去进修。正好他的岳母是武汉大学物理系的教授,岳母建议他跟着物理系的学生一起学数学。张启发说:“那个时候,高考已经恢复了几年,基础好的学生都学物理,是真正的天之骄子。和他们比我的基础有相当的差距。我们一起学高等数学、线性代数、概率论、数理统计、计算机编程和软件等,一起做作业,一起考试。由于基础差距比较大,我感觉这一年学的是最艰难的,但不管怎样还是把学习任务完成了。”学了一年基础课后,1981年,他开始跟着刘先生做研究生的课题,在校内种了一块油菜实验田。那几年学校针对老师出国组织的考试比较多,每次都要他参加,成绩也很好。 
    1982年初,终于等来了教育部的通知:到北京接受出国前的集训。对于从进入大学到出国前这一段经历,张启发说:“可分成两个阶段,打倒‘四人帮’之前是学习和田间劳动,打倒‘四人帮’之后则是工作和知识的补充提高。”而工作之余的自学成为他知识补充提高的主要途径。他认为在此期间的自学之所以能够取得比较好的效果,一是刻苦努力,时间抓得很紧;另外一个就是摸索出一套好的学习方法,学习效率较高。

    1982年2月10日,张启发作为教育部派出的访问学者,到美国加州大学戴维斯分校进修。那时,国内人才青黄不接,派出做访问学者的多是基础好的教师。他们多为讲师,也有少数是副教授和教授,经短期进修后,回国开展教学科研工作。和他们相比,张启发资历要浅得多,人年轻,职称也低。所以,刘先生要他想尽办法读博士,他就揣着这样的想法走进加州大学。当时国家规定出国人员不能转身份,访问学者不允许转成研究生,过两年就得回国。于是,他向美国的导师R. W. Allard询问除了做访问学者外,如果想读研究生有什么要求。Allard教授是国际著名科学家,美国科学院院士,时任美国遗传学会的主席,在学术界影响很大。他根据该校研究生培养方案,开了一个课程清单,告诉张启发读研究生该学的课程。 
    张启发边做课题,边修读清单上所列课程,按要求做作业、考试。考完了,他拿着试卷找任课教师,告诉他自己是旁听的访问学者,请老师出学习证明并按注册学生标准给成绩。一年下来,清单上的十几门课程学完了,成绩都是A或A+。张启发回忆:“只有一个老师没给成绩,他说‘that is improper’,意思是那不恰当。为什么呢?因为我没有交学费!”张启发拿着成绩证明去找Allard教授。导师一看大为惊讶:课题做了,课也修了,居然还考得这么好!于是建议他去读研究生。他拿着成绩单找到遗传学系的系主任,系主任看了他的成绩单,告诉他,可以为他提供一个助教的岗位,每月1000多美元的资助,这样如果读研究生就不用交学费了。
    到研究生院申请读研究生时,又遇到了困难。因为申请就读美国研究生必须有托福、GRE和原就读学校的成绩单,这些张启发都没有。经反复沟通,研究生院的老师说,如果有人推荐,英语成绩可免。他找到导师,导师说:“托福和GRE成绩都是用来预测你的英语运用能力的,而你现在的表现就足以说明你的能力。”导师和系主任都热心地作了推荐。成绩单方面,当初为了出国的方便,学校按国家要求给每人做了一份“成绩单”,虽然由于历史的原因他们并没有上这些课,没想到此时派上用场。他按要求将成绩单翻译成英文,并请本校一位华人教授证明翻译属实,交给研究生院,算是把入学的手续办齐了。

    对于从访问学者向研究生身份的转换问题,又颇费了一番周折。那时留学人员少,我国政府通过领事馆来管理留学生。领事馆管得很具体,基本上每个月都到校看望他们,有时开开会,或传达一些文件。为了寻求政府的支持,1983年的夏天,在美国做了一年半访问学者的张启发来到旧金山中国领事馆,他向领事馆的官员们介绍了自己的情况,表达了希望在美国攻读博士学位的愿望。负责管教育的领事听后十分支持,他说:“好啊,虽然国家是规定不能转身份,但你的情况比较特殊,我也赞成你能读个博士学位回去。你回去写一份报告,我送回到教育部。”后来在针对美国移民局签证等问题上也遇到一些麻烦,幸运的是在众多好心人的帮助下,总算在20天内把所有手续办完,按时入学了。其实这时他该修的课已经提前修完,课题也做得差不多了,剩下的工作就是撰写博士论文。但加州大学有规定,注册必须满六个学期才能毕业。好在美国的大学一年有三个学期,博士生在籍只需要两年。张启发写完博士论文后,紧接着进行博士后研究。
    张启发回忆说,那个时期虽然每天工作时间长,工作学习很紧张,但人年轻,身体好,精神饱满,没觉得苦和累。他说:“记得有一次深夜,我骑着自行车冒着大雨去温室,一不小心从一尺多高的坎上掉到了下面的马路上,居然还能继续往前骑,丝毫没感到害怕,觉得死离我还远着呢!”那时的精神状态非常之好。没有牵挂的他,为了省时间,还经常一天只吃一顿饭,却总不觉得饿。他感觉浑身有使不完的劲,全身洋溢着勇往直前的激情,感觉没有学不会的东西,没有做不了的事情。

    对于为什么一天只吃一顿饭,张启发道出了其中的缘由。他说:“80年代初,国内物质生活贫乏,条件比较差,没什么吃的,鸡鸭鱼肉颇为稀罕。而到了美国,物质极其丰富,蛋、肉、鸡比较便宜,似乎一下子进了天堂。而在早年饿肚子的时候,我的胃撑的很大,半只鸡、半斤米再加点菜一起煮,肯定能够吃完。所以,我每天晚上做一顿饭,饱饱地吃一顿管一天;第二天再饱饱地吃一顿,再管一天,每日如此。”到后来他每天吃两顿饭:头天吃完后将剩余的饭菜带到实验室,饿了用微波炉热一下吃,极少每日吃三顿饭。就这样他每天在实验室工作15个小时,从早上8点一直干到晚上11点,这种状况一直持续到1986年结束博士后工作回国。
做访问学者,国家每月给380美元生活费,和国内收入相比,他们觉得钱真 多。那个时候的中国学者出国时兴买“八大件”。大部分中国访问学者省着吃,挤着住,将开支控制在每月200美元以内,省下的钱每季度买“一大件”,两年购齐“八大件”带回国。但张启发却不同,由于他十分喜爱读书,那时主要把钱省下来买书。美国的书每本一般都在30美元以上,用当时的标准看,非常贵。前两年尽管手头很紧,但他把他认为需要用的书都买了,而且都下功夫读,包括认真通读了相关专业领域的经典著作,后来还涉猎了大量的经典论文和专业文献。这使他的专业知识得到了很大的丰富。回国时,他带的行李主要是书籍资料,还带了个新电脑,在国外也算是比较超前的了。

    1986年7月25日,结束了在美国的学习生活,张启发回到了华中农业大学。在美国四年半的时间,他当了一年半的访问学者,两年的博士生,一年的博士后。问及他为何回国,他说:“倒不是我的思想境界有多高,只觉得学校派我出国做两年的访问学者,现在都四年半了,又是在籍的老师,其他访问学者基本都按期回国了,我没有理由不回去。而在戴维斯分校,我虽然是第一个获得博士学位的大陆中国人,但美国高校不留本校的毕业生,且那里人才济济,我即使很优秀,也仅仅是个普通的学生,学校没有挽留我的可能性。还有我出国时孩子出生仅100天,那时规定不准带出国,只好寄养在年迈的岳父、岳母家。所以我始终没有动过不回的念头。”

    张启发非常清楚,跟在美国的工作条件相比,回来之后工作条件会很差,但至少要有一个基本的工作条件。他列了一个建实验室所需要的基本设备清单,寄给时任副校长的金开铸,金校长回信说这些东西都有。张启发意识到,这些设备理论上都有,实际上都没有(不一定会给他用)。但他有一个基本信念,就是华农那一届领导班子是值得信赖的,孙济中校长又是他最熟悉的老师,遇到困难他们会提供帮助的。
    张启发说:“这就是我的求学经历。由于时代的原因,除小学之外,没有一个学习阶段是完整的,既充满坎坷,又很有意思,现在的人已不可能有这种经历了。”
 
艰难的创业历程
 
    张启发回到母校后,学校人事处将其聘为讲师,这是学校第一个留美博士且有博士后经历的讲师,每月的工资是70元人民币。虽然在美国做博士后每月的收入是2040美元,当时相当于近6000元人民币,他却没有多的想法,认为别人70元能生活,自己也行。好在回国之前,学校的科研处告诉他可以申请国家自然科学基金。他按要求填写申请书,获批了4万元钱,这是他回国后的第一笔科研经费。此时正值国家实施“七五”计划,张启发跟着谢岳峰老师(作物遗传改良国家重点实验室前任主任)一起申报,跑了几个月,最终落实了18万元钱。这样,他手上终于有了可以用于科研的22万元宝贵经费。拿着这些钱可以做点事了,可科研平台在哪里呢?正好学校中心实验室的新楼在1986年落成,就是现在的农业微生物学国家重点实验室这栋楼。
    1987年1月,张启发、张忠明、周俊初、郑用琏等从事分子生物学研究工作的老师联名向学校写了一个报告,要求提供研究平台。报告起草的过程中,还抄了一份给孙济中校长,请他提意见。孙校长是一位具有战略头脑的教育家,他敏锐地意识到在学校开展分子生物学研究的重要性及必要性。他签了一个意见,请党委常委传阅。最终学校决定组建生物技术中心,并成立了一个生物技术协调委员会。学校为生物技术中心提供了400平方米的实验室和10万元钱的启动资金,地点选在中心实验楼。
    有了实验室,却没有一件像样的设备。在生物技术协调委员会的协调下,学校通过世界银行贷款购买的几件尚未分配的设备被调配到生物技术中心,有高速离心机、电子天平、制冰机等。孙校长还亲自协调,将已分配到各院系没有开箱的设备和开了箱没怎么用的借过来,这样又有了超速离心机和超低温冰箱等。他们还用启动资金和科研费购买了同位素记数器、小型高速离心机等设备。就这样,生物技术中心在1987年初具雏形,这是当时武汉水平最高的实验室,标志着农业生物技术研究在武汉地区的起步。张启发说:“虽然用我们今天的眼光看条件是非常简陋的,但有几台进口的设备和一些试验台,有一个固定的地方,一些人在里面干活,看起来还是那么回事,这已经是我们学校甚至是国内重点实验室的早期雏形。”1987年,他又在国家自然基金委员会和农业部先后申请到13万元,其中包括一个水稻生物技术课题,这就是他水稻研究的开始。

    稳定的供应水电是开展分子生物学研究的基本要求。由于历史原因,学校的基础建设十分落后,水电供应能力远远达不到师生生活的需要,更难以满足教学科研的需求。生物技术中心成立后,经常遭遇停水停电,运行起来困难重重,无法进行正常的研究工作。张启发回忆,那时候每周停一两次电的事经常发生。停电后,他就打电话问水电科是怎么回事,本来是学校的供电设施出故障了,答复常是武汉市供电局的问题。反复几次后,他开始怀疑,就打电话到供电局求证,得到的答复却是供电局没有停电。于是,他将情况反映到校长那里,结果是处长、科长、科员、值班人员逐级挨批。他说:“当他们知道我是一个凡事讲认真的人,再不敷衍。”虽然如此,供电问题仍未得到解决。一停电,实验室的冰箱全部停摆,而一些做分子生物学的实验材料必须深冻。许多冰箱都是负70到80度,在这种温度下材料可以保存很多年。但停电三四个小时,冰箱温度就会升至负40度,材料已经开始坏了。停水的事也经常发生,每天晚上10点以后全校停水,有时白天也停,在实验室做实验经常会受到影响。在实验室工作晚了,回家也没法洗澡,这在武汉的夏天简直难以想象。有时国内外同行来参观实验室,遭遇停水的卫生间臭哄哄的,十分难堪。这种状况一直持续到前几年。针对这些问题,他们自筹经费修了一个水塔,以保证实验室不再停水,还促使学校购买了一台功率较大的发电机,停电后以维护冰箱的运行。

    随着实验不断取得进展,他们逐渐争取到更多的科研经费,先是国内的,后来又得到国外的资助,研究团队也逐渐壮大。1992年,以生物技术中心为主要基础之一建立了作物遗传改良国家重点实验室,并建了一栋1500平方米的新楼,涉及到水稻、油菜、玉米、小麦、棉花、柑橘等多个研究领域,有固定研究人员和研究生200多人。张启发说:“这标志着我们的事业迈上一个新的台阶。”在实验室运行的过程中,他们很重视抓管理,积极吸收国际上先进实验室的管理经验,探索出了一套行之有效的管理模式,成为国内重点实验室的典范。实验室分别于1996年、2001年、2006年连续三次被评为优秀国家重点实验室。在此基础上,他们先后建立了国家农作物分子技术育种中心和国家植物基因研究中心(武汉)。另外,还建成了我国农业院校最早的生物学博士点和我国首批生物学一级学科博士点,生化与分子生物学学科也于2001、2006年连续被评为国家重点学科。
    坐在宽敞明亮的办公室,张启发追昔抚今,感慨万千:“过去创业条件之艰苦真是世所少有!我们的事业就象滚雪球一样一天天发展壮大,今天的工作环境实在来之不易!”
 
瞩目的学术成就
 
    事业步入正轨后的张启发,在农业生命科学研究的道路上如鱼得水,捷报频传。20多年来,他瞄准国际学术前沿和国家重大战略需求,专注于植物基因组、重要基因的分离克隆、杂种优势的遗传和分子基础等研究工作,取得一系列重大成果,在国际上产生了很大的影响,成为享誉世界的生物学家。
    杂种优势的利用是提高作物产量的主要途径之一,但一个多世纪来,杂种优势的遗传基础一直是一个世界性的难题,在国际生物学界备受关注。为阐明杂种优势的遗传基础,他们课题组以优良杂交稻汕优63亲本珍汕97和明恢63所配出的组合为材料,应用高密度分子标记连锁图,深入地分析了杂种优势的遗传成因。将此组合的F2:3群体用覆盖全基因组分子标记作基因型分析,在田间两年重复考查农艺性状,进行全基因组单位点QTL和两位点的互作分析,在产量及其构成因子遗传基础中揭示出大量上位性效应。根据这一研究结果,他们提出了“上位性是杂种优势的重要遗传基础”的理论,这是对国际上近百年关于杂种优势遗传理论两个主要假说(显性假说和超显性假说)的重要补充。

    论文1997年在美国科学院院刊上发表,他本人还多次应邀在国际学术会议作大会报告,受到很高的评价。美国《Rice Biotechnology Quarterly》杂志1997年封面予以介绍。1997年,在马来西亚召开的国际水稻生物技术大会总结报告中,英国皇家学会会员Ralph Riley爵士评价这一结果为该会议最重要的报告之一,指出“那些以杂种为生的人,应关注这一成果”。1999年,美国科学院院士、加州大学戴维斯分校R.W.Allard教授在他的享誉全球的教科书《Principles of Plant Breeding》第二版中以2个页面的篇幅详细地引用了这一结果。2000年,Allard教授又在为《Annual Review of Genetics》写的年评中大篇幅地评介这一结果。

    近10几年来,国际上在基因组研究方面进展迅猛,功能基因组研究逐渐成为国际竞争十分激烈的领域。早在上世纪80年代后期,留学回国的张启发在国内条件十分困难的情况下,就率先开展了水稻分子标记和基因图谱研究。90年代后期,当国际上人类、水稻基因组测序竞争正在紧张激烈进行时,张启发敏锐地感觉到,下一个竞争热点将是功能基因组研究。1999年,他向科技部建议开展功能基因组研究。2002年,科技部设立了“功能基因组国家重大科技专项”。他牵头组织实施了水稻功能基因组研究工作,全国共有40多个单位参加。项目实施6年来,取得了一系列国际前沿水平的重大成果,建立了水稻功能基因组研究较为完善的技术和资源平台,使我国水稻功能基因组研究总体水平在国际上占据优势。他领导的团队分离克隆了一批控制产量、品质、抗病、抗旱、开花、籼粳广亲和等性状的具有重大应用前景的基因。
    研究成果在国际权威刊物《自然遗传学》、《基因与发育》、《美国科学院院刊》、《植物细胞》发表多篇论文,《自然回顾遗传学》、《自然中国》多次作为亮点成果评介,国内外主要媒体如新华社、人民日报、光明日报、科技日报、科学时报、中央电视台新闻联播、路透社、彭博社、法新社等多次予以报道,产生了重大而广泛的影响。2009年2月,他主持分离出控制水稻产量和生育期的多效性基因的重大科研成果还和神舟七号成功发射等项目一起被选为中国基础研究十大新闻。张启发介绍说,最近,他和国内同行科学家提出了“水稻2020计划”,即“通过国内外合作,到2020年基本弄清水稻基因组全部基因的功能,并将研究成果及时应用于作物遗传改良”。该计划一提出,就获得国内外同行的积极响应和国家有关部门的高度关注。由于在国内率先开展基因图谱和功能基因组研究,张启发已成为我国植物基因组领域的主要先驱者和带头人之一。

    在开展基础研究的同时,张启发十分重视将研究成果应用于作物遗传改良,以促进国家经济社会的发展。他将分子标记、转基因技术整合用于水稻遗传改良,成为我国农业生物技术的主要践行者和开拓者之一。早在上世纪90年代中期,他们就开始应用分子标记技术于抗病品种培育,并积极应用转基因技术培育抗虫水稻新品种。据悉,他领导的团队在1999年就培育出了转基因抗虫水稻,并通过了农业部组织的成果鉴定,其后的中间试验、环境释放和生产性试验都表明该转基因水稻抗虫效果好,现已进入申请安全证书阶段。如培育的转基因抗虫杂交稻在湖北省生产性试验,全生育期可基本不打农药,且可增产6-12%,每亩可减少生产投入80-95元,同时减少打农药中毒和中暑的危险,深受农民欢迎。
    转基因技术在作物改良中具有巨大的前景,但因为种种原因在我国举步维艰。为了使这一革命性的新技术尽快造福于民,近年来,在农业转基因研发方面取得巨大成就的张启发,还以忘我的精神积极推动成果产业化和转基因科技知识的普及工作,这使他成为我国农业生物技术领域的旗帜性人物。2004年,他牵头组织我国15位著名科学家和管理人员向国务院提交了“我国转基因作物研究和产业化发展策略的建议”的咨询报告,为争取国家对转基因研究的重视起到了重要作用。为增进各级领导和公众 对转基因的了解和支持,他还先后为国家领导人、湖北省委中心学习小组、武汉市委中心学习小组、湖北省纪委、湖北省农业厅作转基因知识讲座,在全国九个省市面向公众作了20多场转基因知识讲座,对多家媒体进行了转基因知识宣讲。除多次在国际学术会议上作转基因研究的学术交流外,他还应邀在世界银行的年会上作中国转基因研发进展的报告,在意大利参加面向公众的关于转基因作物的研讨。

    作为一名农业科技工作者,张启发对我国的粮食安全和农业生产的可持续发展问题十分关注。自上个世纪末开始,我国农业科学家就认识到,我国长期以来对各种作物的育种和生产均将产量作为主要或唯一目标,以高投入换取高产量的基本思路与资源、环境的可持续发展存在着尖锐的矛盾,应针对这种现状作出重大调整。1999年,张启发参加了在浙江大学召开的一次学术研讨会,在这次会上,专家们提出“要为第二次绿色革命准备基因资源”,把各类作物育种的方向和目标调整为“少投入、多产出、保护环境”。根据第二次绿色革命的设想,张启发于本世纪初提出了培育“绿色超级稻”的战略构想,为水稻遗传改良指出了新的方向。为什么要培育绿色超级稻呢?因为水稻是我国第一大作物,水稻增产对我国粮食安全至关重要。但长期以来,我国在水稻生产中用的农药、化肥、水资源最多;农药化肥过量使用,对环境造成污染也最重。尽管如此,我国水稻产 量仍然常因病虫、干旱而减产,稻谷产量长期徘徊不前。据介绍,绿色超级稻的主要特点是抗多种病虫害、氮磷高效利用、抗旱、抗逆、高产、优质,可用“少打农药,少施化肥,节水抗旱,优质高产”十六个字来概括。通过培育绿色超级稻,最终目标是使水稻生产能够实现“高产高效,资源节约,环境友好”。在他的带领下,其团队在相关重要性状的功能基因研究方面取得了重大进展;同时将基因组研究、遗传资源、分子标记技术和常规育种紧密结合,已培育出大量初步具有绿色超级稻性状的新品系和新材料,有的已经通过国家审定开始推广。

    为了让更多的人了解绿色超级稻,近年来,他在国内外大型学术会议、国内外大学和科研机构作关于绿色超级稻     的学术报告近30次。2007年,他在美国科学院院刊撰文全面阐述了“绿色超级稻”的目标、战略意义、必要性和可行性,系统地归纳了在全球视野下可资利用的基础和资源,提出了培育策略。几年来,国内外主要媒体都对“绿色超级稻”进行了报道,在国内外反响强烈。我国已组织起多家研究单位联合攻关的合作网络,培育绿色超级稻。美国盖茨基金会已于2008年批准设立一个重大项目,由中国科学家牵头,多国科学家及国际组织参与,培育绿色超级稻应用于非洲、亚洲的水稻生产。
    在科技全球化的今天,加强国际学术交流与合作是提高学术水平的必然选择。张启发积极推动国内外学术交流与合作,显著提升了我国植物基因组研究的学术水平,扩大了在国际学术界的影响。他发起并作为大会主席组织召开全国植物基因组学术大会,自2000年以来已经连续召开10届。目前,植物基因组大会已经成为国内具有国际水平的学术盛会,每年吸引从事植物生物学研究的专家和科研人员超过400人,极大地促进了我国植物基因组研究的发展。在国际水稻功能基因组兴起之初,张启发发起了国际水稻功能基因组学术研讨会,并任于2003年在上海举办的第一届会议主席,此后每年一届,已分别在中国、美国、菲律宾、法国、日本、韩国成功举办了6届,成为水稻和植物学研究的一个国际性例会。他多次在国际重要学术会议作大会报告和特邀报告,多次担任在美国、法国、菲律宾、日本、韩国、中国等地召开的国际会议大会组委会委员。他领衔我国11个育种单位科学家参与了“全球水稻分子育种计划”,还牵头组织了作物遗传改良国家重点实验室与英国洛桑实验室、美国亚里桑那大学、美国密苏里丹佛研究中心等国际著名学术机构建立双边合作关系。

    他还积极参加国际科技咨询活动,担任过美国麦克奈特基金会作物科学国际合作计划专家委员会委员,美国洛克菲勒基金会水稻生物技术国际合作计划科学顾问委员会委员,国际农业磋商组织“丰收计划”顾问委员会委员,国际科学基金(IFS)科学顾问,亚洲水稻生物技术指导委员会主席,德国科学基金会杂种优势研究重大项目专家评审组成员等,为世界农业科学的发展贡献了才智。
    张启发是一位多产的科学家。据统计,到2008年底,他发表论文156篇,多篇文章成为相关领域的经典文献;申请国家发明专利29项,授权12项;参与培育了一批水稻优良新品种,其中3个获植物新品种权、7个通过国家和省级品种审定。卓越的学术成就,为他赢得了许多社会荣誉和很高的社会声誉。他先后获得湖北省自然科学一等奖、中国青年科学家奖、何梁何利科学与技术进步奖、瑞典国王奖、美国加州大学戴维斯分校杰出校友奖等国内外重要科技奖励。他还被评为湖北省劳动模范,2007年当选为党的十七大代表。
 
   1999年10月,年仅45岁的张启发当选为中国科学院院士,成为当时中国科学院最年轻的院士。2007年5月1日,张启发在华盛顿被宣布当选美国科学院外籍院士,成为中国大陆的8名美国科学院外籍院士之一,也是大陆高校目前唯一的一名美国科学院外籍院士。在谈及当选理由时,美国国家科学院在发表的声明中说:“他在自己的研究领域内取得了卓越的、持续的成就。”
    2009年2月27日,湖北省科学技术奖励暨高新技术产业改革发展工作会议在武昌召开,倍受关注的最高奖项“2008年度湖北省科学技术突出贡献奖”被张启发摘得。湖北省委书记罗清泉亲临会场为他颁发荣誉证书和100万元奖金。
(《湖北文史》总第八十九辑,本文作者赵荣福、金安江、胡今天)