中国科学院等离子体物理研究所余增亮教授

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余增亮 物理学家。1943年10月出生于安徽省安庆。1968年毕业于合肥工业大学。现任中国科学院等离子体物理研究所研究员、博士生导师。1986年发现离子注入生物效应，提出低能离子与生物体相互作用三因子假说，为离子束在生命科学中的应用打下了基础。发明离子束诱变技术和离子束介导转基因技术，育成12个植物新品种和6个新菌种，其中维生素C和AA脂肪酸产生菌的发酵水平国际领先。提出低能离子在生命化学起源中作用新课题，聚焦离子束细胞加工新概念，推动本领域在国内外的发展，为国内外组建8个离子束生物工程重点实验室或研究中心提供技术和咨询。发表论文100余篇，出版专著一部。获院、省自然科学奖和科技进步奖等4项，培养交叉学科研究生80余名。

    上世纪80年代初，正当国内外如火如荼地开展离子束材料表面改性研究的时候，余增亮研究员想：能不能用离子注入技术改良生物的品质呢？他在自家的院子里先后试种离子注入后的小麦和大豆，结果真的看不明白：植株有高有矮、成熟有早有迟、结实有多有少。这与他想像中的“改性”相差甚远。“隔行如隔山”，他邀请育种专家参与研究，应者寥寥，只有安徽农科院水稻所的专家答应试试。1985年春季，第一批用氮离子注入的水稻种子播下去被麻雀吃了。秋季再注入一批，并托人带到海南岛种植，那人回来说没有看到什么结果。余增亮并没有放弃，1986年春季在合肥试验，离子注入后的水稻如同搭载阿波罗飞船的玉米一样，叶片上出现了黄色条纹。这给了他们极大的信心，自此，离子注入诱变研究艰难地开展起来。

    没有课题，没有经费，实验难以为继。1988年申请基金被否定，但基金会的同志认为：想法很独特，基础还没跟上。这使余增亮认识到，发现现象固然重要，弄清机理更重要。于是，他刻苦学习生物学知识，提出能量沉积、质量沉积、电荷交换引起离子注入生物效应的“三因子”假说，用半年时间写出论文发表，1989年1月获得1万元学部主任基金的资助。5月，国家科委农村司派员调查，列重点项目予以支持。9月，省科委组织、著名水稻育种专家杨守仁教授主持的“离子束在水稻广亲和系选育中的应用”鉴定会召开，辐射生物学家徐冠仁院士写了书面意见，鼓励科技人员“知前人所未知，识时人所未识，为后人导新航，斯乃科学家之本色也”。1990年，这项研究选为离子束材料表面改性国际会议大会报告，这比其他国家同类文章早7年时间发表。

    在基金重点、重大项目，国家“八五”、“九五”、“十五”攻关等项目支持下，离子束在生物学中的应用研究获得了快速发展。1991年，等离子体所组建国内外第一个离子束生物工程学专业研究室，吸引生物学人才，并大量招收生物、物理、化学和工程学科背景的研究生。不同专业背景的人相互讨论、不同学科思想相互撞击，十分有利于创新。物理学博士获得一张离子束照射细胞的扫描电镜照片，与生物学博士研究，萌发了借助离子束转基因的思想。研究室安排3个博士生小组用不同的材料独立进行离子束介导转基因试验，1993年在国际上发表论文，这又比国外同类工作早了6年，获安徽省自然科学奖一等奖。生物学的学生发现，离子注入生物体，不管是生物分子、细胞还是种子，在低剂量段出现反常辐照损伤的奇异现象，即存活率随注入剂量增加呈现先降后升再降的趋势。开始，怀疑是离子注入参数误差造成的。物理上，改进了装置，增加了在线剂量检测靶；生物上，严格实验操作，结果还是一样。他们用“三因子”假说解释反常辐照损伤的原初过程，论文于1994年在国外发表，获中国科学院自然科学奖二等奖。几年后，国外相继发现这一现象，称这一现象为“反常辐射敏感性”，现已成为辐射生物学研究的热点之一。

    为了验证“质量沉积”，用生物小分子作为研究对象可以简化模型。当氮离子注入不含氮的乙酸钠时，产物中检测到甘氨酸钠。后来的试验进一步证明，氮离子注入水可形成氨，而碳离子注入氨水，可形成氨基酸。现今，这种非对称合成反应的现象在辐射物理化学研究中越来越受到重视。更重要的是，他们把这类实验与生命起源联系起来，“低能离子在生命化学起源和星际分子形成中的作用”的思想由此产生。这一新的探索得到基金的资助，1998、1999、2000年分别在国际会议上作为“邀请报告”。实际上，自然界的雷电、火山喷发、放射性元素衰变等都可能产生低能离子，而在太阳风和星际分子中，低能离子占大多数。在地球演化过程中，低能离子对生物进化和人类健康可能产生影响。实验室在国际合作研究中，吴李君博士模拟氡气放射的(粒子对哺乳动物细胞的诱变作用，发现细胞存在核外损伤的目标，也就是说，居室环境中氡气的危害性比原来估计的要大得多。文章在《美国科学院院刊》上发表，引起普遍关注。他们的研究还说明，即使低于5keV的离子，同样可以引起哺乳动物细胞突变。而环境中的静电甚至可以产生10万伏的高压。可见，环境中低能离子、低剂量暴露对健康的影响不容忽视，这已成为实验室新的研究方向。

    学科交叉使实验室课题不断出新，而且，实验原理一旦验证，马上就投入了应用。1994年以来，离子束生物技术已育成13个新品种，均已通过安徽、山东两省的审定，获得一批如对生玉米、显性矮杆水稻和高光效水稻、高蛋白小麦等育种材料，创造了显著的社会经济效益。实验室育成6个新菌株全部转让或产业化。其中维生素C高产菌转让江苏江山制药和东北制药总厂，在180和300吨罐发酵糖-酸克分子转化率最高达97%；花生四烯酸高产菌及发酵技术产业化，在50吨罐发酵，花生四烯酸占总脂50%，二者处于国际最高水平。迄今，离子束生物工程学原理在国内应用广泛，并逐渐向国外传播，国内外已建立5个专业实验室，形成了一个新的研究领域。

    撰稿人：邵世田

    点评：

    余增亮先生在用离子束研究材料表明改性中，突发异想，能否用离子注入技术改良生物的品质。经过多年努力，开辟了国内外第一个离子束生物工程学科，提出了能量沉积、质量沉积、电荷交换引起离子注入生物效应的“三因子”假说，育成生物新品种18个。这个案例告诉我们，一个想法要变为现实，需要持之以恒；学科交叉，关键是不同专业背景、不同学术思想的科研人员，相互讨论，互相撞击，才能迸出创新火花。