專家簡介：

曹樹青，2001年7月獲南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位。2001年8月至2003年7月在復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院從事博士后研究。2011年9月至12月在美國普渡大學(xué)從事訪學(xué)研究?，F(xiàn)任合肥工業(yè)大學(xué)生物與食品工程學(xué)院生物科學(xué)系主任、教授、博士生導(dǎo)師。先后主持包括國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國家重大科技專項(xiàng)子課題等在內(nèi)的國家級(jí)和省部級(jí)以及企業(yè)委托等課題20余項(xiàng)，指導(dǎo)國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng)和校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目7項(xiàng)，主持校級(jí)精品課程及研究生教改項(xiàng)目各1項(xiàng)，參與省部級(jí)教改項(xiàng)目3項(xiàng)。

作為課題組的負(fù)責(zé)人，曹樹青在本領(lǐng)域研究較深。他先后在國內(nèi)外權(quán)威和核心刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇，其中在國際知名學(xué)術(shù)期刊New Phytologist、 Nature Communications、Planta、PLOS ONE、Molecular Genetics and Genomics、Pant and Soil、Plant Physiology and Biochemistry、Physiologia Plantarum等上發(fā)表SCI收錄的論文30余篇。除了這些重要論文，曹樹青還獲授權(quán)或申請(qǐng)國家發(fā)明專利14項(xiàng)，參與撰寫“973”專著1部。

土壤重金屬污染是全球面臨的重要環(huán)境問題之一，因?yàn)橥寥牢廴镜闹亟饘倏赏ㄟ^農(nóng)作物而進(jìn)入食物，嚴(yán)重影響食品安全和人類健康。為解決這一問題，科學(xué)家采取了很多措施，植物修復(fù)基因工程便是解決土壤重金屬污染的重要途徑之一。

其原理是利用綠色植物來轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化污染物使其對(duì)環(huán)境無害。研究表明，通過植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用，可以凈化土壤或水體中的污染物，達(dá)到凈化環(huán)境的目的。而在其中，植物修復(fù)的對(duì)象是重金屬、有機(jī)物或放射性元素污染的土壤及水體。因而，植物修復(fù)基因工程是一種很有潛力、正在發(fā)展的清除環(huán)境污染的綠色技術(shù)。

經(jīng)過長年不懈的努力，合肥工業(yè)大學(xué)生物與食品工程學(xué)院生物科學(xué)系主任、曹樹青教授，帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)首次揭示了植物響應(yīng)重金屬鎘脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子調(diào)控機(jī)制，為土壤重金屬污染植物修復(fù)基因工程提供了新的技術(shù)途徑和基因資源。2014年10月20日，這一成果在線發(fā)表在國際植物學(xué)知名學(xué)術(shù)期刊《新植物學(xué)家》上，并獲得第十三屆全國農(nóng)業(yè)生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)優(yōu)秀論文獎(jiǎng)。

從源頭保障農(nóng)產(chǎn)品安全

尋找和發(fā)掘耐受重金屬毒害且調(diào)控重金屬超量積累的關(guān)鍵基因并闡明其作用機(jī)理卻不容易，但這卻是植物修復(fù)基因工程獲得成功并從源頭上控制農(nóng)產(chǎn)品食品安全的關(guān)鍵所在。

我國有近20%的耕地存在鎘、砷、汞、鉛、鎳、銅等重金屬超標(biāo)，而土壤中重金屬可通過農(nóng)作物吸收進(jìn)入食物鏈，嚴(yán)重影響食品安全并危及人類健康。曹樹青介紹說，通過物理和化學(xué)手段治理土壤重金屬污染非常困難，也容易造成二次污染。

曹樹青課題組的此次研究正是瞄準(zhǔn)于此，主要通過正向和反向遺傳學(xué)途徑，篩選和克隆涉及植物重金屬超量積累（或降低重金屬吸收）的關(guān)鍵基因，并闡明其作用機(jī)理。該研究不僅有助于揭示植物耐受重金屬毒害的分子機(jī)理，而且可以為從源頭上控制農(nóng)產(chǎn)品安全提供新的技術(shù)途徑。

在得到了轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)以及國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助下，曹樹青課題組利用正向遺傳學(xué)途徑篩選和鑒定了一個(gè)擬南芥耐鎘突變體xcd1-D，并克隆了其相應(yīng)的基因MAN3，該基因編碼一個(gè)1，4-糖苷水解酶。過量表達(dá)MAN3基因?qū)е骆k的耐受和積累，而MAN3基因功能缺失則該突變體表現(xiàn)出對(duì)鎘敏感。鎘脅迫誘導(dǎo)MAN3基因表達(dá)、增加甘露聚糖水解酶活性及甘露糖水平，從而激活谷胱甘肽依賴的植物螯合素合成途徑上的相關(guān)基因協(xié)調(diào)表達(dá)，進(jìn)而增加植物對(duì)鎘積累和耐受。大量實(shí)驗(yàn)表明，過量表達(dá)MAN3基因的擬南芥植株，在重金屬鎘污染的土壤中仍然保持正常生長狀態(tài)。

隨著研究的不斷深入，他們發(fā)現(xiàn)了MAN3及其介導(dǎo)的甘露糖的新功能，首次揭示了其在植物響應(yīng)重金屬鎘脅迫過程中新的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，這為土壤重金屬污染植物修復(fù)基因工程提供了新的技術(shù)途徑和基因資源。成果自從在線發(fā)表在國際植物學(xué)知名學(xué)術(shù)期刊《新植物學(xué)家》后，獲得了業(yè)界廣泛矚目。

科研活動(dòng)是一個(gè)連貫的對(duì)自然、社會(huì)規(guī)律的探索過程，因而一項(xiàng)科研需要堅(jiān)持以保證其延續(xù)性。曹樹青表示，下一步，他打算深入挖掘植物響應(yīng)重金屬鎘信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子調(diào)控機(jī)制，對(duì)植物響應(yīng)其他重金屬包括砷及鉛等的分子調(diào)控機(jī)制進(jìn)一步研究，爭(zhēng)取將已獲得的研究成果產(chǎn)業(yè)化。

拓展科研的廣度

創(chuàng)新路上，中國科技正不斷向各種高度、深度和廣度延伸?！熬取奔仁强萍紕?chuàng)新的目標(biāo)，也是丈量科技創(chuàng)新質(zhì)量的標(biāo)尺，“廣度”則涵蓋了科學(xué)研究領(lǐng)域的方方面面。嚴(yán)格意義上，曹樹青的視野在生物科學(xué)，除了從事植物修復(fù)基因工程、植物抗逆分子生物學(xué)及食品生物技術(shù)等方面研究，他的科研視野也落在利用正向和反向遺傳學(xué)途徑上，他篩選鑒定多個(gè)與非生物脅迫相關(guān)的功能基因，初步闡明這些基因參與非生物脅迫響應(yīng)調(diào)節(jié)的可能機(jī)理。

為什么會(huì)選擇這方面的研究？緣于他對(duì)糧食安全的擔(dān)憂。糧食安全是國家安全的物資基礎(chǔ)，始終是關(guān)系到國計(jì)民生和國家安危的重要問題。在他看來，如何增強(qiáng)作物品種的抗逆性，還依然是目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上亟待解決的關(guān)鍵問題之一。在解決這個(gè)問題方面，利用轉(zhuǎn)基因育種提高作物的耐寒和抗旱能力無疑具有重要的理論與經(jīng)濟(jì)意義。這項(xiàng)工作的關(guān)鍵在于對(duì)植物抗逆分子機(jī)理的認(rèn)識(shí)及關(guān)鍵基因的發(fā)掘。

通過長期的鉆研，曹樹青探索出了一條比較有效的科研方法。他以模式植物擬南芥為材料，通過正向和反向遺傳學(xué)途徑，利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)和基因工程手段，篩選和克隆抗逆關(guān)鍵基因，闡明其功能，并用于作物抗逆分子遺傳改良。這一研究可獲得具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新基因，不僅可以為作物抗逆遺傳改良提供新的基因資源，而且對(duì)于揭示植物抗逆分子機(jī)理具有重要的理論意義。

科研育人，并行不悖

曹樹青是一個(gè)忙碌的人，平時(shí)除了做科研，還在合肥工業(yè)大學(xué)作為教授、博士生導(dǎo)師帶學(xué)生。在他的指導(dǎo)下，先后培養(yǎng)碩士和博士生30余人，一些學(xué)生已先后在國內(nèi)外知名大學(xué)從事博士后研究和攻讀博士學(xué)位。他指導(dǎo)過的優(yōu)秀學(xué)生和研究團(tuán)隊(duì)更是不計(jì)其數(shù)。

除此，他還承擔(dān)了多項(xiàng)兼職：擔(dān)任國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評(píng)審專家、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)同行評(píng)議專家、教育部科技獎(jiǎng)評(píng)審專家、教育部博士點(diǎn)及霍英東青年教師基金評(píng)審專家、《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》編委、《合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》（自然科學(xué)版）編委、安徽省食品安全標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)委及合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員等。

科研領(lǐng)域的探索是一條新奇與艱辛交織的道路。20多年來，他關(guān)注過水稻葉片衰老的機(jī)理及其與光合功能衰退的關(guān)系、水稻超高產(chǎn)的生理遺傳基礎(chǔ)、水稻高光效生理育種研究、植物修復(fù)基因工程、植物抗逆關(guān)鍵基因克隆及其在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用、水稻功能基因安全利用與技術(shù)平臺(tái)研究，也曾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)克隆和發(fā)掘了多個(gè)新的涉及重金屬信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的功能基因。如今，這些領(lǐng)域已取得一些重要進(jìn)展，但曹樹青的科研，正沿著深度、廣度兩條路徑，不斷深入，而他的夢(mèng)想——“為最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化利用提供新的技術(shù)途徑和基因資源”，也在步步實(shí)現(xiàn)。