未来科学大奖获得者柴继杰：从造纸厂技术员到顶尖科学家

8月16日，未来科学大奖委员会公布2023年获奖名单。西湖大学生命科学学院植物免疫学讲席教授柴继杰、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员周俭民获得“生命科学奖”。通过将近20年的合作，他们发现了抗病小体并阐明其在抗植物病虫害中的功能。

得知获得未来科学大奖“生命科学奖”，柴继杰给施一公院士发了一封E-MAIL，第一时间将这一喜讯和比自己小一岁的老师分享。

从造纸厂技术员到普林斯顿大学师从施一公，再到取得植物免疫研究领域的重要突破，柴继杰用逆袭的经历诠释了“起点并非决定终点”的道理。

曾是造纸厂助理工程师，师从施一公院士

1966年，柴继杰出生于辽宁。1983年9月，他考入大连轻工业学院（现大连工业大学）制浆造纸专业832班。毕业后，他被分配到丹东鸭绿江造纸厂，做了4年助理工程师。这段经历，让他的科研之路显得颇为传奇和励志，他因此被称为“从造纸厂走出的顶尖科学家”。

回望这段“弯路”，柴继杰觉得是一种磨炼。“我想有些事情是我必须要经历的，虽然这段工作经历和科研关系不大，但增长了我的社会阅历，至少让我意识到我不喜欢什么。”

当时石油行业火爆，工资高、福利好，满足了柴继杰换一个职业的期待。1991年，柴继杰告别了弥漫着酸臭气味的造纸厂，考入石油化工科学研究院攻读硕士。当时家人不理解，他为何放弃了稳定的工作到北京“瞎折腾”。到了学校柴继杰才知道，研究生的补助比工厂工资都高。

三年后，柴继杰来到北京协和医科大学药物研究所攻读博士，研究蛋白质晶体学，自此迈进了结构生物学的门槛，在此之前，他没有做过任何生物实验。1997年，他到中科院生物物理研究所攻读博士后，1999年到普林斯顿大学继续攻读博士后，师从著名科学家施一公。

由于并非科班出身，柴继杰需要重新学习生物学知识，他的实验训练基础比较薄弱。至今他仍庆幸，当时施一公在组建自己的实验室，有充分的时间带着博士后做实验。“从技术上来讲，我每一步都跟着施老师学习，得到了施老师的真传。”

他记得，施一公反复强调，结构生物学是structural+biology，在做结构的时候，要时时刻刻记住应该以生物学作为基准和出发点。“从我进实验室第一天，心里就记得这点，到今天仍然受益匪浅。”

在柴继杰看来，施一公不仅是他的科研领路人，也潜移默化地影响着他。当时，二人经常前往布鲁克海文实验室做实验、收集晶体衍射数据。每次休息时，施一公坚持自己睡地上，让大他一岁的学生睡床上。他也曾一度萌生去工业界的想法，最终在施一公的劝说下走上了科研的岗位。“我和施老师一起工作了5年，我觉得他可能比我自己更了解我适合做什么。”

施一公曾毫不吝啬地讲述柴继杰从造纸厂技术员逆袭结构生物学领军学者的经历。对于柴继杰已经成为自身研究领域世界上数一数二的科学家，被评价“青出于蓝胜于蓝”，他用“心花怒放”形容自己的心情。“如果我的学生不能超过我，或者还要跟着我的足迹一直走下去，我不是白培养他了。”

发现抗病小体，助力粮食安全

2004年，38岁的柴继杰回到祖国，来到刚刚组建的北京生命科学研究所（北生所）。在这里，他开启了“植物免疫”的研究。

植物病害的暴发对社会文明产生过重大的影响。1845年到1850年间，爱尔兰大饥荒使爱尔兰人口锐减了四分之一，起因就是晚疫病的卵菌造成的马铃薯腐烂。如今，卡文迪什香蕉受到了香蕉枯萎病的威胁，这是一种由镰刀菌引起的疾病，价值250亿美元的香蕉产业遭受重创。目前，全球高达40%的农作物产量因植物病虫害而损失，每年给全球经济造成的损失超过3000亿美元。

植物具有复杂、精细调控的免疫系统，用于识别病原微生物、激活防卫反应，从而保护自己免受侵害。植物细胞内数目众多的抗病蛋白，它们是监控病虫侵害的“哨兵”，也是动员植物防卫系统的“指挥官”。此前，尽管抗病蛋白被发现已有20多年，但人们仍然不清楚其工作原理。

经过近20年的合作，2019年，柴继杰和周俭民在植物中发现由抗病蛋白组成的抗病小体。抗病小体是由免疫受体蛋白在识别病原体效应子后形成的多组分复合体，这种复合体通过形成钙离子通道引起植物免疫反应，从而保护植物免受感染。

柴继杰解释说，植物无法移动，遭遇病虫害时不能像动物那样逃离。尽管植物体内抗病蛋白数量众多，但总有防不胜防的病原体来袭，而抗病小体则可以组合作战，增加植物应对陌生病病原体的能力。这个发现将带来更好的植物病害控制方法，对全球粮食安全具有极其重要的意义。

谈及和周俭民的合作，柴继杰用“高产且愉快”形容。“生物界提起我们合作，都说是楷模。”他说，二人都不是社交达人，纯粹且专注地解决科学问题，达到双赢效果。“当今生物学发展飞速，科学家在很多情况下都需要合作，完成技术和知识的互补。”

加入西湖大学，将探索植物抗病的新机制

2017年，柴继杰成为中国大陆首位获得“德国洪堡教席奖”的科学家，获得500万欧元资助，前往普朗克植物育种研究所开展研究工作六年。

“5年500万欧元的研究经费，可以自主决定想做的研究，这对科学家具有很大的诱惑力。”他回忆说，这段经历不仅让他对科研有了更深入的认识，同时也得以了解欧洲的科研体制，收获颇丰。离开德国之前，普朗克植物育种研究所专门为他邀请了国际上十几个研究动植物免疫的专家，开了Farewell seminar（欢送学术会），对他5年来作出的贡献表示感谢，一位美国免疫领域的顶尖学者称“抗病小体”的发现是革命性的。“那一刻很开心，感觉到了国际认可和尊重中国科学家作出的贡献。”

回国后，柴继杰加入了年轻且有无限潜力的西湖大学。这里宽松自由的学术环境让他觉得非常熟悉。“西湖大学体制上可以以科研为中心。我不擅长社交，到这里可以专心做科研。”

目前，他正组建植物免疫信号传导实验室，继续深化植物免疫受体的结构和生化研究，并探索植物抗病的新机制和新方法。

“抗病蛋白在作物育种中已经应用多年。我们的研究还是很基础的，揭示了抗病蛋白的作用机制。目前思考的问题就是如何利用这些机制更好地把抗病蛋白应用于育种中。”他具体解释称，有些植物感染疾病，可能是因为缺乏抗病基因不能识别病原体的某些毒性因子，想解决这一问题，方法之一就是设计新的抗病基因。他说，下一步的研究重点是基于结构设计抗病基因。