风吹麦浪穗飘香。5月，正是麦子成熟收割的季节。月初，中国科学院成都生物研究所平原农业生态站（什邡）的麦田里一片(pian)金黄(huang)。科研人员在(zai)田野里忙碌穿梭，收获着小麦。
小麦、水(shui)稻等农作物的生长离(li)不开(kai)发达的根系，根系及周边的分泌物成为科研人员们(men)揭开(kai)植物“生长秘(mi)密(mi)”、促进农作物增产抗逆的关键。而根际是土壤中紧(jin)贴植物根系的一个狭窄区域，主要受到植物根系分泌物以及有关的土壤微生物活动直接影响。埋藏在(zai)地底的根系，科研人员如何窥其全貌？又怎样对根际进行准确、快(kuai)速地取样？
在(zai)中国科学院成都生物研究所，就有这样一个技术团队——
为实现根际微生物、分泌物等复杂因子的实时无损监测，团队研发了植物根系全生命周期无损取样技术；同时提出了合成涡旋(xuan)场高分辨成像技术，最大程(cheng)度提高了根系成像分辨率，使植物“隐藏的一半”能被(bei)可视化(hua)和量化(hua)，为科研人员提供了根系成像和观测的应用设备。
记者了解到，目前这两项技术已经实现了市场转化(hua)，合成涡旋(xuan)场高分辨成像技术更是实现了全球首创。中国科学院成都生物研究所正高级工(gong)程(cheng)师蒋海波表示(shi)：“和行业内其他成像技术相(xiang)比，我们(men)研发的合成涡旋(xuan)场高分辨成像技术分辨率更高、更方便携带、更安全。”
自(zi)主研发两项技术 推动农作物实现增产抗逆
根系观测在(zai)农作物的品种改良和育种研究方面具有重要作用，然而，长期以来，科研人员对植物的根系研究主要采(cai)用挖掘法、土钻法、剖面法等传统方法，破(po)坏性大、准确性低。
为了在(zai)关键领域保持领先(xian)地位(wei)，“2016年，美国通过核磁共振、CT等多种技术路径进行根系观测，但其从根本(ben)上还是承接了医(yi)学成像的技术路线。”为何不选择使用国外的观测技术？蒋海波表示(shi)，一方面，这些设备体积很大，科研人员无法随身(shen)携带到野外进行根系观测，“另一方面，我一直希望能够研制出国内自(zi)主创新的根系成像技术，寻找新的技术突破(po)。新的时代，我们(men)也有了进行仪器创新的制造加工(gong)基础。”
转机(ji)很快(kuai)到来。2018年，蒋海波参(can)与了电子科技大学宫玉彬教授关于涡旋(xuan)电磁场的课题组讨论(lun)，他惊喜地发现，“涡旋(xuan)电磁场能够应用于雷达成像，那么是否也能够用于土壤里的根系成像？”这一灵感为苦苦思索的蒋海波提供了思考的新维度，“后来，依托于电子科技大学丰富的器件加工(gong)资(zi)源，我和宫玉彬教授的团队花费(fei)3年时间，一起完成了合成涡旋(xuan)场高分辨成像技术的原型系统。”
穿透(tou)性强、分辨率高、方便携带、成像迅速，这些特点使得合成涡旋(xuan)场高分辨成像技术不仅能够应用于农业观测领域，还能在(zai)乳腺检测、颅(lu)脑(nao)检测等医(yi)学成像领域有着广泛的应用，“目前这项技术已经在(zai)G7主要国家进行布局(ju)，获得了美国、韩国、欧盟的授权发明专利，并且实现了市场转化(hua)。”蒋海波表示(shi)。
除(chu)了对植物根系成像设备进行研究，蒋海波还为科研人员探索根系的“微观世界”提供了植物根系全生命周期无损取样技术。走进蒋海波的实验室，只见桌上陈列了一排透(tou)明“管道”，蒋海波介绍(shao)，“将这些全生命周期无损取样装置在(zai)育种前进行布设，农作物的根系大概(gai)率会生长进‘管道’，通过特定的技术方式，我们(men)就能将根际微生物、分泌物等完整地取出。”
自(zi)然环境如何对植物根系发育产生影响？在(zai)洪涝、干旱等情(qing)况下，农作物会如何进行防御？根际微生物、分泌物在(zai)不同环境下有何变化(hua)？蒋海波告(gao)诉记者，依托植物根系全生命周期无损取样技术，科研人员的这些问题得到了解答，“对根际的研究，揭开(kai)了植物的‘生长秘(mi)密(mi)’，同时也是促进农作物增产抗逆的关键。”
他们(men)是科研探索的“幕后英(ying)雄”
事实上，虽然研制的技术、设备广泛应用于农业、生态等生物学领域，但蒋海波最初学习(xi)的是计算(suan)机(ji)软件与理论(lun)专业。“其实计算(suan)机(ji)和生物学是息息相(xiang)关的，比如计算(suan)机(ji)领域的深度学习(xi)网络、蚁群算(suan)法都是从自(zi)然界获得的灵感，而生物学也需要依托技术设备才能得到进一步的发展。”在(zai)电子科技大学的求学经历让蒋海波进一步感受到了学科交叉的魅力，这也让他下定决心，在(zai)“IT（信息技术）+BT（生物技术）”领域进行更深入的研究。
2013年7月，蒋海波加入中国科学院成都生物研究所，从事生命科学和临床(chuang)医(yi)学研究中亟须的新技术、新装备、新算(suan)法、新软件的研发，为科研人员提供专精特新的有效攻坚利器，成为了科研探索的“幕后英(ying)雄”。“中国科学院和中国科学院成都生物所给了我们(men)施展才华的广阔舞台和包容环境，生物所对学科交叉非常支持。”蒋海波表示(shi)。自(zi)此，这个来自(zi)山东的青年在(zai)成都扎了根，“成都的生物科技水(shui)平在(zai)西部处于领先(xian)水(shui)平，生物产业重点领域优势突出，为我们(men)提供了科研交流和成果产出的基础。”“现在(zai)我们(men)的科研团队共有6个人，他们(men)来自(zi)五湖四海。”蒋海波说，团队的成员中有学习(xi)软件、数学的，也有学习(xi)机(ji)械的，“不同学科的交叉能够让我们(men)拥(yong)有新视角，同时为‘IT+BT’领域提供更多科研灵感。”
5月17日，蒋海波获得了第五届中国科学院“科苑名匠”荣誉称号，在(zai)他看来，这不仅是个人的荣誉，更代表着中国科学院对科学事业的重视与期待。“这个荣誉对我来说，更是一种责任和担当。要敢于啃技术上的硬骨头，以奋斗者为本(ben)，为抢占科技制高点提供科研攻坚利器。”
文/吕(lu)佳羽
编辑/倪家宁