黄晓磊:筑梦科研,远征生物多样性之路

来源:九州体育入口(新版)发布时间:2021-04-20作者:九州体育入口报记者团 2019级行政管理专业 姚艺玲 2020级植物保护专业 陈宇衡/文 编辑:陈旻创建部门:九州体育入口(新版)

人物简介:黄晓磊,九州体育入口植物保护学院教授,博士生导师,九州体育入口第七届学术委员会委员,福建省引进高层次人才(B类)、闽江学者特聘教授、福建省特殊支持人才“双百计划”人选。他曾获得中国昆虫学会青年科学技术奖、中国科学院院长奖、北京青年优秀科技论文一等奖、美国国务院国际访问者领袖计划等。他在国内外昆虫学、生态和进化、基因组学、动物学等领域学术期刊发表文章80多篇。


潜心科研,探索绿色防控

“只有经过亲身尝试和体验之后,你才能发现,自己真正想做的领域是什么。”黄晓磊坦言道。2003年,他进入中国科学院动物研究所开始硕博连读,首次接触到了昆虫多样性及害虫防治领域。在开展温带和亚热带地区广布的害虫栾多态毛蚜的种群分化研究时,黄晓磊假定其包含隐存的物种多样性,并前往各地采样,获取了形态学、生物学和分子数据,通过整合分类学研究,证实了这一设想。经过多次的野外考察和实验验证,能更为直面地接触到自己的研究过程。他解释道:“对比那些微观的、看不见摸不着的实验来说,这样的研究过程是我比较喜欢的。”黄晓磊最终将生物多样性格局及其生态和演化机制确定为自己的研究领域,开启了他的科研之路。

“地球上有各种各样的生物,有害生物亦是生物多样性的组成部分。”黄晓磊提到,随着社会的发展,人们越来越认识到传统的使用化学农药消灭病虫害具有其局限性和潜在危害,因此更偏向于采取绿色防控、生物防治的方法进行有害生物治理。“自然界是一个生态系统,物种间的关系负责维持生态系统的健康,开展有害生物防控也非常需要理解物种间的关系及多样性。”为了更好地开展有关亚热带蚜虫害虫多样性和绿色防控的整合性研究,黄晓磊及其团队成员花了五年的时间,到各地广泛采集标本,并开展野外生态、形态观察、分子生物学实验、基因组学等多方面研究,追溯物种多样性的演化。他们还花了很长时间收集了中国半翅目(可以说是害虫最多的目)昆虫的物种信息,并从空间分布、系统发育多样性、分歧时间等多个角度研究了其多样性格局,研究结果为理解昆虫大尺度多样性格局和中国昆虫区系演化提供了新证据,也有助于昆虫资源保护利用和害虫防治工作。

实验室合影

2021年5月,黄晓磊所带领的团队发表了关于“竹燕窝”基因组的研究。“竹燕窝”在中国西南地区已有几百年的食用历史,被认为具有重要的食用和药用价值。实际上,“竹燕窝”是专门生长在蚜虫等蜜露上的一种真菌——海绵胶煤炱的透明或浅黄色胶质珊瑚状的大型子实体。黄晓磊团队从物种间关系的角度,关注“竹子—蚜虫—海绵胶煤炱”这一研究体系中的多个科学问题,并通过基因组学的研究,尝试理解“竹燕窝”发育的遗传基础,期望将来能够实现人工培养并应用到市场上。

黄晓磊介绍道,他期望能够不断推进有害昆虫分类和多样性的研究,这也是福建省应该加强的领域。“自然界的生态系统,包括害虫防控,最后都必须归结到物种间关系上。”他表示,研究昆虫和体内共生微生物的关系,无论是在理论或是将来的应用上都很重要。黄晓磊说到:“我希望能够采用整合性的研究策略,不断推动害虫分类和多样性学科的发展。”

乐育人才,注重高效课堂

黄晓磊2014年到九州体育入口任教,在他看来,做好这份工作最重要的是“专业性”,即教学和科研的本职工作都要做好,在保证教学内容丰富的同时创造更为高效的课堂。在课堂上,为了促使学生更有效地理解新的概念,黄晓磊会将重要知识点穿插在教学内容里,同时引入科研实例,帮助学生更好地理解。“学科历史是很重要的,每一个概念,都是经过长时间的积累及从多个典型的研究实例中提取出来的。”黄晓磊阐述道。因此,他会将研究实例整合起来进行专业上的解释。从一个科学问题的发现开始,他尝试与学生们共同思考解决方案,并与科学历史上的研究进行对比,探讨从实验中获得的启发。

与学生讨论实验

在带领学生做实验的过程中,黄晓磊总是主动观察学生的状况,与学生及时交流他们遇到的难题。在每周的组会上,黄晓磊会鼓励学生们积极提问并作出系统性的回答。他坦言:“有的实验需要反复进行,有时候学生们会感到比较枯燥。”为解决学生存在的这一心理压力,他会和学生共同讨论,确认其研究课题的阶段性任务,将课题细化成几个小的目标,每个阶段性目标的达成,会让学生获得研究工作上的成就感。

“人很容易陷入惰性,老师上课也是,教改这种形式可以促使我们去做一些思考和改变。”黄晓磊负责主持了九州体育入口级研究生教改项目“领域前沿驱动的研究生专业课程教学模式探索”,参与了九州体育入口级本科生教改项目“植物保护创新实验班《普通昆虫学》双语教学的模式与实践”。他不断地跟踪科研进展,阅读大量的论文,从众多研究实例中提取出普遍性内容,使其与课堂上的知识点有机结合,尽可能将最新的科研成果和理论传授给学生。他认为:“想要让一个传统的学科具有吸引力,就必须给它注入一定的活力和新的内容。”2017级植物保护专业严家显创新班的江凌晗回忆道:“在介绍生物物种时,他会结合很多具体的研究实例,进行概念上的讲解,以此来提升我们对于这门课的兴趣。”在黄晓磊的教导下,学生们对于昆虫学科的理解愈加深厚。

开拓创新,追寻数据共享

“大数据本身可以驱动新知识的产出。‘一叶障目不见泰山’,一般情况下,我们可能只看到那片叶子,当数据量大了以后,我们看到的就是泰山。”提及大数据对于科学研究的重要性,黄晓磊如是说。这些年来,他始终站在推动数据共享的第一线。

分析实验数据

当前大量物种面临灭绝危机,生物多样性正在不断减少。“我们要保护这些物种,保护生态系统,但是所有的保护都要以科学数据为基础来做决策。”黄晓磊说道。黄晓磊最初在开展昆虫多样性格局研究时,发现他能收集到的公开共享的数据少之又少,妨碍了研究的开展。这个经历促使他开始关注科学数据共享并开展了相关研究。作为《生物多样性》杂志的副主编,2016年12月,黄晓磊和几位同行在该刊组织出版了生物多样性数据共享专栏,包括一篇社论和几篇数据论文。秉承着“采用自下而上的方式来影响更多的研究者”的理念,他们呼吁研究者以数据论文的形式共享平时积累的数据,从而让更多人得以使用。由于国内缺少科学数据共享平台,很多中国学者只能将数据共享到国外平台。针对这种情况,几年前,黄晓磊和同行创立了科学数据共享平台DataOpen,他解释道:“我们这个平台可以给数据集颁发DOI号,在网络上可以方便跟踪数据被使用的情况,包括每一次下载,每一次被引用等。”

现今科学大数据已然成为一种新的范式,数据量的积累会不断改变人们对事物的认知。早在十几年前,美国科学基金会曾设立研究专项,期望基于DNA序列数据建立达尔文在一百多年前提出的“生命之树”,但这种自上而下的项目模式,常不一定具备可持续性。黄晓磊认为,地球上现有两百多万的生物物种,要想获得每个物种的DNA序列,是很难实现的,但可以通过数据共享的方式将这个任务进行分解。“试想,如果全世界有一万个实验室开展类似工作,每个实验室都能共享各自的数据,放在一起,就可以建立一棵生命之树。”他表示,自己会尽最大努力,影响更多的研究者加入科学数据共享事业。


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