生命科学奖

  汤佩松  植物生理学家。1903年11月12 日生于湖北浠水。1917-1925 年清华留美预备学校(毕业)。1925--1927 年在美国明尼苏达大学植物系学习,获硕士学位。1928--1930 年在美国约翰霍普金斯大学学习,获植物生理学博士学位。 1948 年当选为中央研究院院士。 1955 年被选聘为中国科学院院士(学部委员)。现任中国科学院植物研究所名誉所长、研究员。曾任植物研究所所长等职务。

  汤佩松是中国植物生理学的奠基人之一。他长期地、系统地,进行了植物生理学及生物化学的研究,取得了国际瞩目的成就。他首次证明了植物体内存在呼吸酶(即细胞色素氧化酶)。这是植物生物化学发展史上开创性的工作。他首次证明了在同一植物中有多条呼吸代谢路线及电子传递途径的存在和运行,提出了高等植物呼吸代谢多条路线的论点。他根据这一论点的原理,解决了水稻烂秧的严重问题,为中国农业生产的发展作出了重要贡献。他首次证明植物体内碳酸酐酶的存在。他和王竹溪合作第一次用热力学的原理阐明了细胞内水分运动的机制,国际学术权威认为汤-王细胞水势理论具有先驱性和开创性。他在光合作用原初反应及光合膜的结构与功能的研究中获得了创造性的成果。他所撰写的《 Green Thraldom 》一书中,提出了太阳能的多级利用以解决长远能源的观点,受到国际上的高度评价。他为中国植物生理学和世界植物生理学的发展作出了重要贡献。

  一、呼吸代谢的研究
 
  自30年代始,他系统地研究了种子在萌发过程中伴随着物质与能量的相互转变,是一个只具有低序性结构的生物大分子如何转变为高度有序的、具有组织形态结构和生理功能个体的过程。在世界上他第一次用同一种植物(水稻幼苗)证明有糖酵解、磷酸戊糖循环、三羧酸循环、二羧酸和乙醛酸循环途径,而且尚有三羧酸循环、二羧酸循环和乙醛酸循环同时运行着;并且至少存在四条末端氧化电子传递途径。根据多年的实验结果,1956 年他提出了高等植物呼吸代谢多条路线的观点,阐明了代谢途径的改变和控制及其与其他生理功能的关系。他指出,呼吸作用作为一种生理功能,是将植物体内贮存的化学能,一部分转化为生物功,另一部分转化为具有更高序性的结构(负熵)和组合形式(器官建成),以维持有机体的存在状态和功能。在基因潜势的限度内,酶控制着呼吸代谢进程和植(生) 物的形态结构和生理功能,在一定范围内,这一过程也受到内因和外界条件的影响和调节。汤佩松提出的高等植物呼吸代谢多条路线的观点,是迄今对生命基本特征最深刻和具体的说明:即植物通过呼吸代谢的物质与能量转变,调节自身的熵与环境的关系,基因的表达控制了结构与功能的生命过程,基因的表达是通过代谢而实现,代谢同时也调控基因的表达。汤佩松的多条路线的观点指出了解开生命奥秘的科学道路,对生命科学有普遍的指导意义,并推动了该学科的发展。直至70年代后,英美著名科学家如 J.M.Palmer,F.L.Steward 等才提出类似的观点。此外,他还提出了有名的测定氧分压的汤氏公式,现在有时还被引用;他首次发现了植物体内存在细胞色素氧化酶;他和合作者又第一次证明植物适应酶的形成,阐明了植物与环境统一的原理。
 
  二、光合作用与太阳生物转换方面的研究
 
  早在30年代,他研究小球藻的放氧与光/暗关系,是最早观察到“光抑制”现象的人;1949 年英国出版了他的著名专著《 Green Thraldom 》,总结了他关于生物能力学和太阳能生物转化的研究成就,提出了多级能源转换思想,获得国际上很高的评价;50年代初,他和合作者首次发现植物碳酸酐酶,该酶的分离技术已被用于航天工程;50 年代后期,他通过对光合作用量子效率的理论计算,明确指出亩产只能达到1250公斤左右,今天的“ 吨粮田”证实了他的计算。从60年代到80 年代,他和合作者在光合作用原初过程及光合膜结构与功能方面的研究工作获得了创新性的成果。
 
  三、植物细胞水分运动的研究
 
  如何说明水分在细胞中的运动,从上世纪70年代开始,历经百余年,一直未能解决。 1960 年,P.J.Kramer等3 位科学家在联合国有关机构为此专门召开的会议上,用热力学法对问题作出了解释,论文被认为是最经典的文献,他们3人被认为是水分问题的最高权威。实际上,汤佩松和王竹溪1941年就用热力学方法圆满解决了水分在细胞内运动的机制。 1984年Kramer 在两种外文期刊撰文,承认汤-王论文的开拓性和包含了这个理论的全部原理。这一成果比国外超前了 20 多年。
 
  四、对农业科学技术进步和促进社会经济发展的贡献
 
  汤佩松提出了农业“白色革命”思想。根据他的呼吸代谢多条路线的理论,提出用塑料薄膜保温育秧和湿润秧田代替传统的水床育秧,解决了水稻严重烂秧问题,开始了中国塑料薄膜覆盖栽培的新途径。他指导了矮壮素的引进、合成和推广,对防止作物倒伏和提高产量作出了贡献,至今在农业上仍继续使用。