前　言

2017年第一批诺贝尔医学奖获得者是研究生物钟的三位美国科学家，他们发现了控制生物钟的基因，生物钟的研究对医学、农业都有重大的意义。这促使我翻阅了1963年6月我在上海《科学画报》上出版的以“雨生”笔名发表的《生物的时辰节律——生物钟》的文章，介绍了在植物、动物和人体中生物钟的普遍存在，指出了对生物钟的深入研究会给农业、医学和人体健康带来莫大好处。想不到过了50多年，我当时的预言，在今年却实现了。在许多朋友的建议下，我就萌生了把过去50多年来在生命科学研究等方面发表过的文章，归纳为综述、论文、科普三个方面编成文集的念头，也许对同行后人会有点参考价值。我有好几项研究当初仅仅开了个头，可后来却成为了国际上研究的热点，例如如何将光合作用的产物纤维素转化成葡萄糖？如何光能启动光合作用有关的许多基因，将光能转化成化学能，变二氧化碳和水为葡萄糖？如何把PCR技术应用到对病毒，特别是HIV病毒的检测和艾滋病药物的研发等等，我已进入耄耋之年，也想总结一下自己人生在科学研究道路上的坎坷历程和乐趣。

我1940年出生在上海。父亲朱鑫如（朱贻铨）江苏丹阳人，1883年生，是20世纪二三十年代上海针织业界著名爱国企业家，在著名作家余忠的一文《申城创业恣风流——朱鑫如创业上海滩疏记》（镇江朱氏文化研究文集第一辑，2018年团结出版社）中有详细介绍。母亲是诚实善良的家庭主妇。我自小喜欢自然世界，特别是花花草草的植物，以后又对医药有兴趣，与生命科学结上不解之缘。初中的植物课考试得100分，促进了对植物学的喜爱，组织了米丘林小组，开始了对植物研究的兴趣，1956年被评为上海市邑庙区三位“三好”学生之一。以后顺利考上了复旦大学生物系，毕业后进入中国科学院上海植物生理研究所工作了18年。1980年托国家改革开放政策之福，成为几批首次送往美国的访问学者中的一员。我有幸去了美国，40岁的当年从头开始在马里兰大学成了攻读博士的研究生，后来斯坦福大学也接受我，但我还是决定守信，去了巴尔的摩县马里兰大学。初到美国的经历，被“巴尔的摩太阳报”和马里兰大学校刊分别报道（见附录）。三年后发表5篇论文，顺利毕业进入哈佛大学、伊利诺伊大学和加州大学伯克利分校分别做博士后。之后，进入农业生物工程、医学生物工程和医药界，从事农作物转基因和药物开发研究，直到2006年退休。我的人生历程归纳在为上海市光明中学建校120周年所写的《热爱科学　缅怀光明》的一篇自传中。

我一生研究植物和医药，与人类的食物和健康有关。我在高考竞争最激烈的1957年以第一志愿，生物系第一高分，考上了复旦大学生物系；我也是全校唯一一个从一年级俄语班直接跳级到二年级俄语快班的学生；最正规的研究是四年级在复旦大学薛应龙教授的指导下进行的。在研究工作上，新方法的创立改进，往往导致新的发现。这类例子在科学史上屡见不鲜，卡尔文光合碳循环的发现归功于同位素碳-14的发现和应用，农业上许多新品种的育种成功取决于分子杂交技术的应用，我一生的轨迹也大致如此。我发现在复旦大学生物楼门口种植的大叶黄杨，可以用作叶枝离体培养，如此就可方便地研究植物落叶落花过程中离层形成的生理生化及代谢变化。目标是通过研究离层形成的机制来減少落花落果，提高农作物产量。我的研究成果以两篇毕业论文形式分别发表在“复旦大学学报”和“植物生理学报”上。我有幸在复旦的五年聆听著名的遗传学家谈家桢的遗传学课程，与他结下了师生之缘，也有幸成了复旦重点培养对象。毕业后在当时困难时期中国科学院上海植物生理研究所在上海只招一个名额的情况下，我被选中进中科院，开始了我一生的科研生涯。

进了中科院后，在“物质代谢组”施教耐先生门下工作。当时有一个新课题：油料作物的脂肪代谢。我马上就想到把我大学期间的课题研究思路继续用到这项研究上，得到施先生支持。我日夜扑在实验室里，常常工作到深夜12点之后，进不了宿舍，只好爬墙进院子回宿舍睡觉。上苍不负有心人，我在研究上有了重要发现，发现黄酮类在油菜种子脂肪形成时的调控机制，两年里先后在“植物生理学报”上发表5篇论文，有一篇被所长殷宏章院士推荐到“中国科学”杂志上以英文全文发表。这篇文章的发表引起了我的另一贵人——北京植物研究所汤佩松所长的关注。他是中国科学院院士，又是美国科学院通讯院士。后来到上海来参加全国科学规划会议时，与我一见如故，成了挚友和导师。1978年他作为团长率领中国植物学代表团访美，他在美国植物生理年会上作题为“中国植物生理学发展的五十年”大会报告时，特别推荐我们上海这项工作是代谢方面最成功的一项。这也正是汤先生的推荐促成了我到美国做访问学者。

1966年“文革”开始了，气氛变了，我们的理论研究被终止了，要求科技人员下乡下厂，为工农兵服务。我先后下放到崇明岛两年种田养猪，一年到上海郊县五七干校种田改造思想，等到后来要求我们“抓革命，促生产”回到实验室后，我与施教耐先生和另一位实习研究员商讨后，提出“纤维素酶研究”课题，即利用微生物生化工程将农作物纤维废物如稻草麦杆、甘蔗渣等变成葡萄糖和粮食，变废为宝。我与生化所、上海工业微生物所两位研究人员一起到江浙各地调研，回来后植生所领导让我执笔起草总结归纳这项研究的意义、目标方向和具体步骤，上报中国科学院院部。结果这一提议被中科院审核同意，成为全国科学院、农业部、教育部和轻工业部大协作项目。我跑了许多南方山区森林寻找这种微生物，回到实验室与许多研究人员进行分离、生化研究，提高活性，并将试验成果应用到食品、制酒、农业、养猪和医药上。我两次被邀在全国纤维素酶研究会上做大会报告，发表了多篇学术论文（见2篇中文综述和8篇论文），也获得国家科技奖。后来我的上司施教耐先生，因为脂肪代谢和纤维素酶以及其他由他主导的研究成果被选为中科院院士，这是在我去美国后的事了。我去美国后的第二年参加国际纤维素酶大会，我们的工作受到美国学者的极大兴趣，应邀到新西泽州的Rutguss大学做报告，并应邀以英文综述发表在“酶和微生物技术”杂志上（本书英文的综述一文）。有意思的是，我当时曾提出分离真菌纤维素酶基因，转移到制酒酵母菌中，这样酵母便能利用纤维素废料发酵直接生产酒精。当时我带着这一设想到美国，想进一步试验，但是到美国不能如愿以偿，只能做导师规定的课题。去年读到一条新闻云：一位美国大学华裔教授成功研究了将真菌纤维素酶基因转入了酵母菌。这又是40多年后的事了。

40岁到了美国，进了马里兰大学后成了改读分子生物学的博士研究生，在孔宪铎和Lovett教授指导下进行叶绿体DNA研究。系主任看了我简历，说我“可免GRE考试，免硕士，直接读博”。我在三年中，除了修完全部课程均得A外，还发表了5篇论文，进行了烟草叶绿体基因的图谱分析，首次将植物和蓝绿藻叶绿体基因放到细菌中表达，而且发现光能促成土豆中的淀粉体变成叶绿体。

三年获博士学位后，哈佛大学有名的Bogorad教授接受我做他的博士后研究生。他曾是美国植物生理学会会长，访问中国的美国植物学代表团团长。他给予我很大的影响，我们经常做实验到深夜，还见他在办公室继续写东西。在哈佛这段期间，对我学术成长有很大影响，接触到顶级的科学家和教授，开阔了自己眼界。我在植物光基因研究上也是做了开创性发现。Bogorad在外出报告时经常会提到我在光基因研究中的开创工作：一个短暂的红光照射能激发玉米幼苗中许多与光合作用有关的质体和细胞核基因的表达，而远红光能抑制这些基因的表达，因此，这些基因是受光敏色素调控的。这些研究的成功归功于我研发出一个极可靠的分离mRNA的方法，此方法有助于以后在光合细菌基因调控研究中许多的发现。有趣的是最近对生物钟的研究也发现红光和蓝光对褪黑素的产生有相反的作用从而控制睡眠。这一研究也间接地与生物钟挂上了钩。(https://www.daowen.com)

1984年我到中西部的伊利诺伊大学香槟分校微生物系做博士后，师从犹太藉教授Kaplan。在研究光合细菌的光能转换基因调控时发现了与诺贝尔奖获得者Stanley Cohen在同类研究中不同的结果，指出了他们因实验条件的不对导致错误的结论。之后我又进入加州大学伯克利分校卡尔文研究室，师从Hearst教授，继续研究光合细菌的基因受光和氧气调控，多篇论文由诺贝尔奖获得者卡尔文推荐到“美国科学院院报”发表（见本书的论文集），毕业后任研究室研究员。

1987年农业生物工程开始发展，引起了我骨子里喜欢植物的兴趣，加入了Sungen（e太阳基因）公司的团队，带领一个小组将苏云金杆菌中抗虫基因转到棉花中以减少农药使用。我在分离该菌时发现一个新种，能产生专一性杀死农业害虫的毒蛋白，此新种以我的姓命名（Z1），发表在1998年Appl.Envir.Microbiol杂志上（见论文集）。几年后由于工作变动，我的兴趣转向医药，在几家生物制药公司任高级研究员，其中一家公司Chiron应聘报名的500余名中只有我被选中。任职后我组织一个团队研发药物疫苗，研发了用PCR技术检测艾滋病毒极灵敏的方法，并由此发现一种治疗艾滋病药物。之后几年一直在跨国医药公司Roche Molecular System（s罗氏公司）任首席科学家，带领一个团队研发疾病分子诊断方法，直至2006年退休。大部分工作涉及公司机密不能发表，仅发表7篇一般的技术文章，也收集在本书论文集中。

科学工作者的研究离不开科学的普及，我中学期间在“向科学进军”的号召下，爱读“科学画报”“知识就是力量”两种杂志，发表和翻译些俄文文章。进大学后受邀为“科学画报”写科普文章。我写了《生物钟》《植物电世界》《生物半导体》和《试管中生成的植物》等几篇科普文章，试图将生物与化学、物理结合而兴起的生物化学和生物物理新方向传播给读者。虽然是50多年前写的，但文字流畅，现在仍有可读性。这4篇科普文章收集在本书的科普文章类。

目前生命科学的发展一日千里。如果说20世纪是物理学时代，21世纪则是生命科学的时代。生命科学的发展离不开DNA的发现、基因的分析，即分子生物学的发展。在1977年制订全国植物生理学科学规划时，全国的专家云集上海，当时中科院植物生理所的中青年中，我和许智宏被选上参加，我和汤佩松先生首次会见，我提出了今后植物生理学的研究一定要引入分子遗传和基因分析才能有所发展和有所作为，汤先生对此非常支持，我与他合作由我执笔写了《高等植物酶合成的调节——基因表达》一文，发表在1979年“植物生生理通讯”上，此文受到当时殷宏章所长的重视，并建议在植物生理所高级研究人员中传阅。此文收录在本书的综述中。后来又为植物生理所在十年动乱后招收的首批研究生的专题讲座中做首次演讲。现在40多年过去了，植物生理所的面貌全变了样，证实了我们的预见：传统的生理研究全改成分子生物学、分子育种。由优秀的、大多数在国外受过严格训练的博士做课题带头人，可以预测，这些变化将为植物生理的基础研究和农作物育种带来新的研究成果。

我自小喜欢自然，热爱科学，在科学研究中寻找乐趣，同时也对艺术、音乐、美术、园艺、旅游、摄影广有兴趣。退休之后，积极提倡节能、环保、简朴、接近自然的田园生活。期望本书的出版能激励年轻学者，大学生和生命科学的爱好者投身于生命科学的研究和科普工作，为富国利民贡献力量！