風吹麥(mai)(mai)浪穗(sui)飄香。5月，正是麥(mai)(mai)子成(cheng)熟收(shou)割的季節。月初，中國科學院成(cheng)都生物研究所(suo)平原農(nong)業(ye)生態(tai)站(zhan)（什邡）的麥(mai)(mai)田里一片金(jin)黃。科研人員在田野里忙碌穿梭(suo)，收(shou)獲著小(xiao)麥(mai)(mai)。

小(xiao)麥、水稻等(deng)農作(zuo)物(wu)(wu)的(de)(de)生長(chang)離不(bu)開(kai)發(fa)達的(de)(de)根系(xi)(xi)，根系(xi)(xi)及周邊(bian)的(de)(de)分泌物(wu)(wu)成為科研人員們揭開(kai)植物(wu)(wu)“生長(chang)秘密”、促進農作(zuo)物(wu)(wu)增產抗逆的(de)(de)關鍵。埋藏在地底的(de)(de)根系(xi)(xi)，科研人員如(ru)何窺(kui)其全貌(mao)？又怎(zen)樣對根際進行準確、快速地取樣？

在中(zhong)國(guo)科學院成都生物(wu)研究所，就有(you)這樣一個技術團(tuan)隊——

為(wei)實(shi)(shi)現根際微(wei)生物、分(fen)泌物等復雜因子的實(shi)(shi)時無損監測(ce)，團(tuan)隊研發了植(zhi)物根系(xi)全生命周期無損取樣技術；同時提(ti)出了合成渦旋場(chang)高分(fen)辨成像(xiang)技術，最大(da)程度(du)提(ti)高了根系(xi)成像(xiang)分(fen)辨率，使植(zhi)物“隱藏的一半”能被可視化(hua)和(he)量化(hua)，為(wei)科研人(ren)員提(ti)供了根系(xi)成像(xiang)和(he)觀測(ce)的應用設備(bei)。

記者了(le)(le)解到，目前這兩項技(ji)術(shu)(shu)已經實現(xian)了(le)(le)市(shi)場轉(zhuan)化，合成(cheng)渦旋場高分(fen)(fen)辨成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)(shu)更(geng)(geng)是(shi)實現(xian)了(le)(le)全(quan)(quan)球首創。中(zhong)國科(ke)學(xue)院成(cheng)都(dou)生(sheng)物研究所正高級工程師蔣(jiang)海波表示：“和行(xing)業(ye)內其他成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)(shu)相比(bi)，我們研發(fa)的合成(cheng)渦旋場高分(fen)(fen)辨成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)(shu)分(fen)(fen)辨率更(geng)(geng)高、更(geng)(geng)方便攜(xie)帶、更(geng)(geng)安全(quan)(quan)。”5月17日，蔣(jiang)海波獲得了(le)(le)第五屆中(zhong)國科(ke)學(xue)院“科(ke)苑(yuan)名匠”稱(cheng)號。

▲蔣海波(bo)向記者介紹植物根(gen)系全(quan)生(sheng)命周期無損取樣設備

自(zi)主研(yan)發兩項技(ji)術

推動農作物實現增(zeng)產抗逆

根系觀測在農作物的品種(zhong)改良(liang)和育種(zhong)研究方面具有重要作用，然而，長(chang)期(qi)以(yi)來，科研人員對植物的根系研究主要采用挖掘法(fa)、土鉆法(fa)、剖面法(fa)等傳統方法(fa)，破壞性(xing)大(da)、準確性(xing)低。

為了在關鍵領域保(bao)持領先地位，“2016年，美國通(tong)過核磁共(gong)振(zhen)、CT等多種技(ji)(ji)術(shu)路徑進行(xing)(xing)根(gen)系觀(guan)測(ce)，但其從根(gen)本上還是承接了醫學成(cheng)像的(de)技(ji)(ji)術(shu)路線。”為何不選擇使用國外的(de)觀(guan)測(ce)技(ji)(ji)術(shu)？蔣海波表示，一(yi)方(fang)面，這些設備體積很大，科研(yan)人員無法隨身攜帶到野外進行(xing)(xing)根(gen)系觀(guan)測(ce)，“另一(yi)方(fang)面，我(wo)一(yi)直希望能夠研(yan)制出國內(nei)自主創新(xin)(xin)的(de)根(gen)系成(cheng)像技(ji)(ji)術(shu)，尋找(zhao)新(xin)(xin)的(de)技(ji)(ji)術(shu)突(tu)破。新(xin)(xin)的(de)時代，我(wo)們也有了進行(xing)(xing)儀器創新(xin)(xin)的(de)制造加工基礎。”

轉機很快到來。2018年，蔣海(hai)波參與了電子科(ke)技(ji)大學(xue)宮(gong)玉彬教(jiao)授(shou)關于(yu)(yu)渦(wo)旋電磁場的(de)課題組討論，他驚(jing)喜地(di)發(fa)現，“渦(wo)旋電磁場能夠應用于(yu)(yu)雷(lei)達成(cheng)像，那么是(shi)否也(ye)能夠用于(yu)(yu)土壤里的(de)根系成(cheng)像？”這一(yi)靈感為(wei)苦(ku)苦(ku)思(si)索的(de)蔣海(hai)波提供(gong)了思(si)考的(de)新維度，“后來，依托于(yu)(yu)電子科(ke)技(ji)大學(xue)豐富的(de)器(qi)件加工資源，我和宮(gong)玉彬教(jiao)授(shou)的(de)團隊花(hua)費3年時間(jian)，一(yi)起完成(cheng)了合成(cheng)渦(wo)旋場高分(fen)辨成(cheng)像技(ji)術的(de)原型系統。”

穿(chuan)透(tou)性強(qiang)、分辨率高、方(fang)便攜(xie)帶、成像(xiang)迅速，這些特點使(shi)得合成渦旋場高分辨成像(xiang)技術不(bu)僅(jin)能夠應(ying)用(yong)(yong)于農業觀測領(ling)域，還能在(zai)乳(ru)腺(xian)檢(jian)測、顱腦檢(jian)測等(deng)醫學成像(xiang)領(ling)域有(you)著廣闊的應(ying)用(yong)(yong)，“目前(qian)這項技術已經在(zai)G7主要國(guo)家進行(xing)布局，獲得了美國(guo)、韓(han)國(guo)、歐盟的授權(quan)發明專利，并且實現(xian)了市場轉(zhuan)化。”蔣海波表示(shi)。

▲蔣海波(bo)在試(shi)驗田中調(diao)試(shi)設備

除了(le)對(dui)植物根系(xi)(xi)成像設備進行(xing)研(yan)究，蔣(jiang)海波還為科研(yan)人員探索根系(xi)(xi)的(de)“微觀世界”提供了(le)植物根系(xi)(xi)全生命(ming)周期無損取樣(yang)技術。走(zou)進蔣(jiang)海波的(de)實驗室，只見桌上陳列了(le)一排(pai)透明“管道(dao)”，蔣(jiang)海波介紹，“將(jiang)這些(xie)全生命(ming)周期無損取樣(yang)裝置在(zai)育種前進行(xing)布設，農作物的(de)根系(xi)(xi)大概率會(hui)生長進‘管道(dao)’，通(tong)過特(te)定的(de)技術方式，我們(men)就能將(jiang)根際(ji)微生物、分泌物等完整地取出。”

自然(ran)環境(jing)如何對植(zhi)物(wu)(wu)根(gen)系發育產生影響？在洪澇、干旱等情況下(xia)，農作(zuo)物(wu)(wu)會如何進行防御？根(gen)際微生物(wu)(wu)、分泌物(wu)(wu)在不(bu)同(tong)環境(jing)下(xia)有何變化？蔣海波(bo)告訴記者，依(yi)托植(zhi)物(wu)(wu)根(gen)系全生命周期無損取(qu)樣技術(shu)，科研(yan)人員們(men)的(de)這些問題得(de)到了解(jie)答，“對根(gen)際的(de)研(yan)究(jiu)，揭(jie)開了植(zhi)物(wu)(wu)的(de)‘生長秘密(mi)’，同(tong)時(shi)也是促進農作(zuo)物(wu)(wu)增產抗逆的(de)關鍵。”

畢業后(hou)扎(zha)根成都(dou)

他是科研探索的“幕(mu)后英(ying)雄” 

事(shi)實上，雖然研制(zhi)的技(ji)術、設(she)備廣泛應用于農(nong)業、生態等(deng)生物學領域，但蔣海波(bo)最初學習(xi)的是計算機軟件與理(li)論專(zhuan)業，畢業于電子科技(ji)大學、中(zhong)國(guo)科學院大學。

為(wei)何從計算機(ji)領(ling)域(yu)(yu)跨越到(dao)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)領(ling)域(yu)(yu)？“其實計算機(ji)和生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)是息息相(xiang)關的(de)，比如計算機(ji)領(ling)域(yu)(yu)的(de)深度學(xue)(xue)習網絡(luo)、蟻群(qun)算法都是從自然界獲(huo)得的(de)靈感，而生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)(xue)也需(xu)要(yao)依托技(ji)(ji)術(shu)設備才能得到(dao)進(jin)(jin)一步的(de)發展。”在電子科(ke)技(ji)(ji)大學(xue)(xue)的(de)求學(xue)(xue)經歷讓(rang)蔣海波進(jin)(jin)一步感受到(dao)了學(xue)(xue)科(ke)交叉(cha)的(de)魅(mei)力，這也讓(rang)他下定決(jue)心，在“IT（信(xin)息技(ji)(ji)術(shu)）+BT（生(sheng)(sheng)物(wu)技(ji)(ji)術(shu)）”領(ling)域(yu)(yu)進(jin)(jin)行更深入研究。

2013年(nian)7月(yue)，蔣海(hai)波(bo)加入(ru)中(zhong)(zhong)國科(ke)學(xue)(xue)院成(cheng)(cheng)都生(sheng)物研究(jiu)所(suo)，從事生(sheng)命科(ke)學(xue)(xue)和臨床(chuang)醫(yi)學(xue)(xue)研究(jiu)中(zhong)(zhong)亟需的(de)(de)(de)新(xin)(xin)技術(shu)、新(xin)(xin)裝(zhuang)備、新(xin)(xin)算法、新(xin)(xin)軟件的(de)(de)(de)研發，為(wei)(wei)科(ke)研人員提(ti)供(gong)專精特新(xin)(xin)的(de)(de)(de)有(you)效攻(gong)堅(jian)利(li)器，成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)了(le)科(ke)研探索的(de)(de)(de)“幕后英雄”。“中(zhong)(zhong)國科(ke)學(xue)(xue)院和中(zhong)(zhong)國科(ke)學(xue)(xue)院成(cheng)(cheng)都生(sheng)物所(suo)給了(le)我(wo)們施展才華的(de)(de)(de)廣闊舞臺和包容(rong)環境，生(sheng)物所(suo)對學(xue)(xue)科(ke)交叉(cha)非常支持，這也為(wei)(wei)團隊的(de)(de)(de)設備研究(jiu)提(ti)供(gong)了(le)深(shen)厚的(de)(de)(de)基礎。”蔣海(hai)波(bo)表(biao)示。

▲蔣海波向記(ji)者介紹植物(wu)根系全生命周(zhou)期無損取樣設備(bei)

自此(ci)，這個來自山東的青年在(zai)成都扎了根(gen)，“在(zai)成都，我深切感受到了包容與自由。成都的生物(wu)科(ke)技水平在(zai)西(xi)部處于領先水平，生物(wu)產業(ye)重點領域優(you)勢(shi)突出(chu)(chu)，為我們提供了科(ke)研交流和成果產出(chu)(chu)的基(ji)礎。”

而(er)像蔣(jiang)海(hai)波一樣來自全(quan)國(guo)各地(di)的(de)(de)科(ke)(ke)研人才，正在(zai)成都陸續扎根，懷揣夢想不(bu)斷書(shu)寫創(chuang)新(xin)故事。“現(xian)在(zai)我(wo)們(men)的(de)(de)科(ke)(ke)研團隊共有(you)(you)6個人，他(ta)們(men)來自五湖四海(hai)，有(you)(you)東北的(de)(de)，有(you)(you)來自四川其(qi)他(ta)城市的(de)(de)。”蔣(jiang)海(hai)波說，團隊的(de)(de)成員(yuan)中有(you)(you)學(xue)習軟件、數(shu)學(xue)的(de)(de)，也有(you)(you)學(xue)習機械的(de)(de)，“不(bu)同學(xue)科(ke)(ke)的(de)(de)交叉能夠讓(rang)我(wo)們(men)擁有(you)(you)新(xin)視角，同時為‘IT+BT’領(ling)域(yu)提供更(geng)多科(ke)(ke)研靈感。”

5月17日，蔣海(hai)波獲得(de)了第五屆中國科學院“科苑(yuan)名匠”榮(rong)譽稱號，在他看來(lai)，這(zhe)不僅是個(ge)人(ren)的榮(rong)譽，更(geng)代表著(zhu)中國科學院對科學事業的重(zhong)視與期(qi)待。“這(zhe)個(ge)榮(rong)譽對我來(lai)說，更(geng)是一種責(ze)任和擔當。要敢于啃技術(shu)上的硬骨頭(tou)，以(yi)奮(fen)斗者為本，為搶占科技制高(gao)點提供科研攻堅利器。”

記(ji)者(zhe)：呂佳羽

來源：紅星新聞