鄭國錩

鄭國錩，細胞生物學家，教育家。長期從事植物細胞學的研究工作，20世紀50年代初提出體細胞內出現染色體減數的一種新的機制，為國際所公認。1951年後一直致力於研究花粉母細胞間染色質穿壁的起因、機理及其生物學意義，取得了具有創見的成果。對中國細胞學的學科建設和人才培養也作出了貢獻。1980年被選為中國科學院學部委員（後改為院士）、1998年為資深院士。

基本介紹

• 中文名：鄭國錩
• 國籍：中國
• 民族：漢
• 出生地：江蘇常熟
• 出生日期：1914年3月30日
• 逝世日期：2012年10月12日
• 職業：細胞生物學家
• 畢業院校：中央大學、美國威斯康星大學

個人簡歷

1914年3月30日 出生於江蘇省常熟市。

鄭國錩

鄭國錩

1938～1943年 在中央大學師範學院博物系學習，獲學士學位，留校任助教。

1944～1947年 在中央大學研究生院學習細胞學，獲碩士學位。

1948年 在美國田納西大學動物昆蟲系學習；兼研究助理。

1948～1951年 在美國威斯康星大學研究院學習，任細胞學和細胞遺傳學研究助理，並獲博士學位。

1951～1952年 任蘭州大學植物系教授系主任。

1953～1981年 任蘭州大學生物系教授、系主任。

1981～ 任蘭州大學生物系教授、名譽系主任。

2012年10月12日逝世，享年99歲。

主要論著

1 Wilson G B， Cheng K C. “Segregation and Reduction in Somatic Tissue”， Ⅱ.The segregation of homologous chromosomes in Trillium species. J Heredity， 1949，40: 3-6.

2 Husking C L. Cheng K C. Segregation and Reduction in Somatic Tis sue， Ⅳ. Reductional Grouping induced in Allium cepa by low temperature.J Heredity，1950，41（1）：13-18.

鄭國錩

3 Cheng K C.A Quatitative Analysis of a Type of Reductional mitosis induced in Allium cepa by low Temperature-Ph D Thesis，1950.

4 鄭國錩.百合花粉母細胞中染色質胞間轉移及新核形成的過程.植物學報，1955，4（3）：223-238.

5 鄭國錩，王耀芝.花粉母細胞中染色質穿壁轉移現象普遍性與一致性.植物學報，1956，5（4）：363-376.

6 鄭國錩，聶秀菀，楊慶蘭等.小孢子發生過程中花粉母細胞間染色質穿壁轉移現象與機械損傷和固定液作用的關係.植物學報，1964，12（4）：289-308.

7 鄭國錩，聶秀菀，楊慶蘭等.花粉母細胞間染色質穿壁運動機理的探討.植物學報，1973，15（1）：53-63.

8 鄭國錩，聶秀菀，楊慶蘭等.細胞融合在物種起源上的作用.科學通報，1973：279-282.

9 鄭國錩，聶秀菀，楊慶蘭等.細胞融合（Cytomixis）的光學與電子顯微鏡觀察及其變異和進化關係的探討.植物學報，1975，17（1）：60-69.

10 鄭國錩.細胞融合與生物進化（評述）.科學通報，1976，（6）：259-264.

11 鄭國錩.細胞工程學在遺傳與育種上的套用.生物化學與生物物理進展，1978（2）：33-40.

12 鄭國錩，聶秀菀，王以秀等.黑麥（Secale cereale L.）花粉母細胞間染色質穿壁轉移與染色體數目改變的關係.植物學報，1980，22（3）：216-220.

13 鄭國錩，楊慶蘭，鄭永人.曼陀羅（Datura stranonium L.）花粉母細胞染色質穿壁轉移的方式與染色體數目改變的關係.植物學報，1982，24（2）：103-108.

14 張世瑜，鄭國錩.當歸愈傷組織誘導和植株再生.植物學報，1982 ，24（6）：512-518.

15 谷祝平，鄭國錩.百合未授粉子房的培養及其胚胎學觀察.植物學報，1983，25（1）：24-28.

16 鄭國錩.從植物的進化看細胞融合與染色體畸變.進化論選集（紀念達爾文逝世一百周年學術討論會論文選編），北京：科學出版社，1983.

17 王耀芝，鄭國錩.春小麥早期胚胎髮育過程及細胞融合（Cytomixis）的觀察.植物學報，1983，25（2）：115-118.

18 張舉仁，鄭國錩.天仙子花粉植株形態發生的途徑.實驗生物學報，1984，17（3）：369-372.

19 王以秀，聶秀菀，鄭國錩.松胞素B對花粉母細胞染色質穿壁的影響.植物學通報，1984，2（4）：39-41.

20 聶秀菀，王以秀，鄭國錩.百合花粉母細胞間胞間連絲通道的透射與掃描電鏡觀察.植物學報，1984，26（1）：34-37.

21 鄭國錩，聶秀菀，王以秀等.百合花粉母細胞間細胞融合期間腺苷三磷酸酶活性的細胞化學定位及其與染色質胞間轉移的關係.植物學報，1985，27（1）：26-32.

22 王新宇，鄭國錩.蠶豆花粉母細胞間染色質穿壁轉移現象與染色體畸變的關係.植物學報，1985，27（2）：141-147.

23 鄭國錩，聶秀菀，陳尚文.百合花粉母細胞染色質穿壁前次生 胞間連絲形成的研究.實驗生物學報，1987，20（1）：1-5.

鄭國錩相關書籍

24 Zheng Guochang，Yang Qinglan，Zheng Yongren.The Relationship between cytomixis，Chromosome mutation and karyotype evolution in lily caryologia.1987，40（3）：243-259.

25 王崇英，鄭國錩.洋蔥雄配子發育過程中染色體數目變化與染色質胞間轉移的關係.植物學報，1987，29（3）：247-252.

26 張樹錄，鄭國錩.穀子幼穗培養胚胎髮生的組織學研究.植物學報，1989，31（2）：158-160.

27 路鐵剛，鄭國錩.紅豆草體細胞胚胎髮生早期DNA.RNA和蛋白質合成動態變化.植物學報，1989，31（10）：757-762.

28 許耀，賈敬芬，鄭國錩.TTT-DNA基因在天仙+菸草體細胞雜種培養細胞中導入、表達及再生.中國科學，1989：B輯488-493.

29 任延國，賈敬芬，李各楊，鄭國錩.小麥幼穗愈傷組織原生質體培養再生植珠.科學通報，1989（9）：693-695.

30 任延國，賈敬芬，鄭國錩.Plantlet Regeneration from protoplasts of Millet（setavia italica L.）.Chinese J Bot，1990，2（2）：103-108.

31 路鐵剛，王義琛，鄭國錩.玉米花粉胚狀體發育過程中DNA、RNA、蛋白質含量及合成動態變化.遺傳學報，1990，27（6）：449-454.

32 Xu Yan（許耀），Jia Jingfen（賈敬芬），Zheng Guochang（鄭國錩）.Interaction and Transformnation of cereal cells with phenolics-pretreated Agrobacterium tumefaciens.Chinese J Bot，1990，2（2）：81-87.

33 鄭永人，楊慶蘭，於玲，鄭國錩.黑麥及染色體起源的研究.中國科學，1990 B輯（7）：701-707.

34 吳伯驥，陳毅平，崔亞玉，鄭國錩.人工促使細胞間細胞質和染色質穿壁實現外源遺傳物質導入途徑的研究.中國科學，1991（B輯）（2）：145-150.

35 王新宇，聶秀菀，鄭國錩.黑麥小孢子母細胞分離、培養及細胞融合現象的觀察.西北植物學報，1991，11（4）：261-265.

36 王新宇，聶秀菀，鄭國錩.黑麥小孢子母細胞核基質超微結構研究.電子顯微學報，1991，10（3）：238-243.

37 王新宇，聶秀菀，鄭國錩.二甲基亞碸對黑麥根尖細胞亞顯微結構的影響.西北植物學報，1992，12（4）：272-276.

38 鄭國錩主編.生物顯微技術，第二版.北京：高等教育出版社，1993.

39 鄭國錩編著.細胞生物學，第二版.北京：高等教育出版社，1993.

生平經歷

鄭國錩，1914年3月30日出生於江蘇省常熟縣東張鄉。父親鄭鹹棨一生從事農業勞動，母親董寶瑜為家庭婦女。鄭國錩6歲起在家鄉上國小，12歲讀完國小。因家境困難而輟學，隨父親參加農業勞動。後來由於得到舅公、叔父的關照，讀完了3年初級中學。由於家庭經濟拮据，他只好進江蘇太倉中學的高中師範科學習。1934年7月畢業後當了國小教員。1934年10月，鄭國錩以優異成績考取了新創建的江蘇醫政學院衛生教育科。1935年8月畢業，被委任為江蘇常熟縣教育局衛生教育指導員。1937年日本侵略軍進占淞滬，11月初他離開了常熟，和幾個同事歷經艱辛，長途跋涉於12月中旬流亡到湖 南長沙，在湖南省農民教育館救護訓練班當臨時教員。1938年8月，考上國立中央大學師範學院博物系，1943年畢業後留校任助教。1年後又考取了該校在職研究生，攻讀3年，完成了“搖蚊唾液腺染色體的來源結構及其與核仁關係的研究”的論文，於1947年夏畢業。過後不久，由於幾位老師的推薦，他獲得了美國田納西大學的獎學金，於1948年初到美國留學。

鄭國錩相關書籍

他在田納西大學動物昆蟲系學習了兩個學期（半年），又獲得了北方威斯康星大學植物系的獎學金。同年7月轉學到該校的細胞研究室，當研究生兼研究助理。他的導師、細胞研究室的主任是原籍英國的赫斯金教授（C.L.Huskins），這一年，赫斯金研究用藥物處理洋蔥根尖發現了體細胞減數的問題，非常高興。可是他們做了大量顯微鏡切片，沒有人觀察、整理和分析。鄭國錩去了之後，赫斯金就把這個任務交給了他。鄭國錩夜以繼日地乾，不到兩個月就完成了一個學期的工作。當他把整理好的材料、統計數據和照片交給赫斯金時，赫斯金對鄭國錩完成任務之快，感到非常驚奇，但又怕他草率從事，便仔細檢查了鄭國錩交來的資料和照片，並認為一切都無差錯後十分滿意，從此以後赫斯金就對他特別關心和照顧。為了使鄭國錩安心工作和學習，主動提出給他的妻子同允栩一份獎學金，並替她辦理了入境和入學手續，讓她也到威斯康星大學攻讀學位，於是他們夫妻倆就在同一個研究室學習和工作。1950年12月，鄭國錩以“洋蔥低溫處理的體細胞染色體減數的數量分析”的論文獲得博士學位，隨即準備回國。當鄭國錩夫婦向赫斯金告別時，赫斯金希望他們留下來繼續工作。他們再三申述自己的愛國心情，婉言謝絕了導師的盛情挽留，於1951年2月上旬從舊金山乘輪船回國。

1951年2月下旬鄭國錩夫婦抵達廣州時，有所大學邀請他們去工作。鄭國錩的父母則要他們留在離家較近的上海，親戚朋友也都勸他們留在條件較好的沿海城市。但他們經過再三商量，最後選擇了當時條件較差的蘭州。他倆是這樣想的：如果是為了享受和優越的工作條件，當時就可以留在美國不回來。現在回來了，就應該到國家最需要的地方去工作。1951年五一勞動節前夕，鄭國錩全家來到了蘭州大學。中華人民共和國成立初期的蘭州大學，師資缺乏，教學和科研設備十分落後。鄭國錩夫婦所在的植物系，只有6位教師（包括2位兼職的在內），14名學生。系裡僅有的設備只是幾架顯微鏡，1台切片機和1個都已損壞得不能使用的保溫箱；全系的圖書和切片還不如他倆從國外帶回來的多；實驗室也沒有幾間。面對這種情況，鄭國錩沒有喪氣，而是知難而進。他立志在貧瘠的大西北這片土地上，為祖國的細胞科學和高等教育事業奉獻青春和才智。

1952年全國院系調整，蘭州大學的植物系和動物系合併為生物系，設植物專業，當年就招收學生60名。1953年10月，鄭國錩當上了生物系系主任。同年，教育部給蘭州大學撥了較多經費，鄭國錩就親自到上海採購了一些常用的儀器設備，又向國外訂購了一批儀器、圖書和雜誌，為教育和科研打下了一定的基礎。

1964～1982年的18年間，他連續被選為第三屆、第四屆、第五屆全國人民代表大會代表。1978～1988年，連續擔任中國植物學會第六屆、第七屆、第八屆常務理事及植物細胞學專業委員會主任委員。1978～1986年，任中國遺傳學會第一屆、第二屆理事。1980～1983 年，任中國細胞生物學會第一屆副理事長。還擔任過《植物學報》、《實驗生物學報》、《西北植物學報》編委等職。鄭國錩1980年當選為中國科學院學部委員。1981年被聘為國務院學位委員會第一屆學科評議組成員，中國科學院生物學部科學基金組成員。1991年中共甘肅省委、甘肅省人民政府授予他有突出貢獻的優秀專家稱號。

科學成就

獻身於花粉母細胞染色質穿壁運動研究

中華人民共和國成立初期，國內從事細胞核或染色質穿壁研究的有中國科學院植物研究所的吳素萱教授、北京農業大學的婁成後教授和蘭州大學的鄭國錩教授。吳素萱和婁成後注重體細胞核的穿壁研究，而鄭國錩則側重生殖細胞（也就是花粉母細胞）染色質穿壁的研究。他對染色質穿壁運動的機理曾作了深入的探討，表達了他的獨到見解。

花粉母細胞間染色質從一個細胞轉移到相鄰細胞中的現象，早在20世紀初就被發現，至今雖然已有90年左右的歷史，但對它的起因，國際上始終存在著是正常還是不正常現象的爭論。直到1985年Sinke還說：細胞融合（Cytomixis）的起因和意義仍然是個爭論問題，沒有解決。鄭國錩面對國際上細胞生物學界這一爭論，他首先對細胞融合的起因進行了反覆的驗證。他們在被子植物18科30屬41種雙子葉和單子葉植物中觀察到細胞融合現象，並發現出現的時期、順序、形態、方向和方式，以及核重新形成的過程都很有規律，既有普遍性，也有一致性。證明染色質穿壁運動的主要原因是細胞生理狀態的改變，而不是由於機械損傷和固定液所引起的。

1911年，蓋茨（Gates）就試圖解答細胞融合的機理問題，但沒有明確答案。對染色質穿壁的機理，1973年鄭國錩曾提出假說，即：“核液的川流運動對花粉母細胞間染色質穿壁運動起著直接的推動作用，而原生質中收縮性蛋白質的主動收縮運動卻是染色質穿壁轉移運動的主要動力。原生質川流運動和染色質穿壁運動所需要的能源是通過有氧呼吸所生成的能、通過ATP釋放高能磷酸鍵（-P）的形式供給的”。他的這個假說在百合、蠶豆、黑麥和洋蔥中得到了直接證明。經凝膠電泳分析、超微結構觀察和黑麥花葯離體培養，說明收縮蛋白、原生質流動和細胞融合三者之間存在非常密切的關係。經對ATP酶活性做細胞化學超微結構的定位發現的結果，這個假說得到了實驗的證明。

為了解決為什麼細胞融合一般都出現在凝線期的問題，鄭國錩等人用透射電鏡、掃描電鏡和電鏡細胞化學方法，研究了次生胞間連絲形成過程的出沒時間以及與溶酶體的關係等，發現次生細胞間連絲在細線期開始出現，偶線期數量增加，凝線期直徑擴大，此時有大量細胞質和染色質從擴大了的通道轉移到相鄰細胞。粗線期通道又漸漸減少並堵塞，進入中期Ⅰ全部消失，說明通道的出沒與細胞融合現象的出現有密切關係。關於次生細胞間連絲是如何形成的問題，瓊斯（M.G.K.Jones）於1976年提出了兩種形成方式的假說，但沒有直接證據。鄭國錩等人用實驗的方法，直接證明這兩種假說都有可能存在，但也有所不同，除由內質網直接靠近膜向壁內凹陷而成外，還可以間接地通過內質網腔分離出來的“類溶酶體”小泡分泌的酶穿孔而成。

對於細胞融合及出現的染色體基數的改變能否保留到精子形成，存在兩種不同的看法：有人認為這種變異不能傳到後代，對進化也就沒有意義；也有人認為缺少1～2個染色體的也能形成精子。鄭國錩等在百合、曼陀羅的實驗中，對染色質穿壁後減數分裂中期Ⅰ、中期Ⅱ、形成小孢子和精子的兩次有絲分裂中期的染色體數目作了統計，兩者基數改變的百分率基本上相似，沒有顯著差異。特別是在花粉管的中期，不少染色體是可以數清楚的。還明顯地觀察到缺少1～2個染色體的也能形成精子。如果這種精子有機會授粉，後代將發生變異，並有可能導致新物種的形成。鄭國錩認為，細胞融合對加速生物進化具有很重要的意義。

B染色體也叫超數染色體，自1928年發現以來，它的起源尚不清楚。甚至1990年出版的《遺傳學詞典》（G.G.King等著，四版）仍然認為B染色體不是由正常染色體基數中任何成員重複而來。鄭國錩等在蠶豆、黑麥和百合中都發現有B染色體。通過採用染色體分帶技術，表明它的出現可能是染色質穿壁運動所引起的染色體斷裂的結果，仍然來源於A染色體。早在1975年他就提出了這個觀點。最近，鄭國錩等在黑麥中得到的照片和數據，又進一步論證了這一觀點的正確性。

花粉母細胞染色質穿壁運動這一理論研究還具有較普遍的實踐指導意義。國外學者將DNA直接注入植物器官獲得外源基因轉入的結果，並以染色質轉移理論作解釋。根據鄭國錩的觀點，他的學生吳伯驥（現在中國科學院成都生物研究所）用人工方法（簡稱ACHT人工細胞融合雜交技術），將菸草（茄科）和菠菜（藜科）兩種愈傷組織的細胞混合在一起，結果也出現了細胞融合現象，並首次獲得了科間雜種。經過大面積試種，這種科間雜種菸草植株，既能改善菸草的品質，又能獲得較好的經濟效益和社會效益。這項研究在《中國科學》19.91.2（B輯）上發表後，引起了國內外生物學界的重視。

鄭國錩從事細胞生物學基礎理論的研究，曾受到來自各方面的干擾。然而，有著追求科學真知熾熱之心的他，並沒有在重重的困難和嚴峻的考驗面前退縮。20世紀50年代，當他發表了關於百合花粉母細胞染色質穿壁運動具有獨到見解的幾篇論文之後，有人指責他這種研究是理論脫離實際，他也因此受到了批判。1959年，當他的細胞學研究處於停頓狀態時，有幸得到了當時任蘭州大學黨委書記兼校長的江隆基的支持，要他把花粉母細胞染色質穿壁運動的研究課題繼續搞下去。很快，鄭國錩的研究課題被列為全校的五個重點科研課題之一，在當時的形勢下，這確實是十分難得的。1962年，鄭國錩籌建了細胞研究室，有專職科研人員5名，研究生4名，並配備了一台國產電鏡和其他一些必要的實驗設備。這為當時科研工作能夠順利開展和後來獲得大量科研成果奠定了基礎。可是，正當鄭國錩的細胞學研究進展順利，成果即將公布時，“文化大革命”開始了，對他的多次批判，無端的指責，並沒有使鄭國錩喪失對自己工作的信念和對科學的執著追求。他暗地保存了“花粉母細胞染色質穿壁運動機理的探討”和“細胞融合的光學與電子顯微鏡觀察及其變異和進化關係的探討”兩篇論文的研究資料。在無法公開進行實驗研究的情況下，他仍然秘密地思考、研究和整理資料。直到1973年和1975年他的這兩篇論文在《植物學報》上發表後，立即受到國內外同行的極大關注。

從1955～1991年的30多年中，鄭國錩在國內外刊物上發表有關花粉母細胞間染色質穿壁運動的起因、機理及其生物學意義的論文30餘篇。1978年全國科學大會上曾展出過這項工作的歷年成果。“高等植物染色質穿壁機理”等論文1985年獲國家教委自然科學進步二等獎。

1978年以後，鄭國錩又積極領導細胞生物學研究室開展細胞工程研究，並不斷取得新成果。有些已跨入國內外同類研究的先進行列。鄭國錩和他的同事用禾穀類糧食作物小麥、穀子、玉米，藥用植物歐當歸、當歸以及豆科牧草紅豆草為研究對象，進行了原生質的分離、培養，成功地從小麥甘麥8號、歐當歸、紅豆草、穀子等植物原生質體培養成了再生植株。

從1975年以來，鄭國錩等在國內外刊物上發表有關植物細胞工程方面的論文60餘篇。關於植物原生質體培養的成果，1986年獲國家教委自然科學進步二等獎。紅豆草的組織培養和植株再生的研究1988年獲甘肅省高等學校科技進步二等獎。最近發表的小麥原生質體培養與植株再生，達到了國際先進水平，1990年獲甘肅省高等學校科技進步一等獎。

努力培養細胞學的專門人才

在蘭州大學，鄭國錩主講普通細胞學和生物顯微技術兩門課程。20世紀50年代初期，由於受原蘇聯李森科遺傳學派觀點的影響，細胞學的教學不受重視。鄭國錩講授細胞學，可說是特設，在全國各綜合大學的生物系中，可能只有蘭州大學生物系自50年代以來一直堅持開設這門課程，這對細胞學教學和研究人才的培養，起到了積極的推動作用。

1977年9月，鄭國錩參加制訂國家長遠科學規劃。與會專家發現國際上細胞生物學的發展突飛猛進，但中國當時全國的高等院校既無教材又缺師資，因此，這次會議決定先由蘭州大學設立細胞生物學研究室，並於1978年初經教育部批准正式成立。1977年8月，教育部決定由鄭國錩編寫《細胞生物學》高等教材和草擬《細胞生物學》教學大綱。同年10月，他編寫的教學大綱被審議通過，《細胞生物學》一書也於1980年3月出版。《細胞生物學》是中國自己編著的第一本這門學科的書籍，被列為全國高校試用教材並廣泛採用。出版以來已連續重印8次，印數達7.5萬冊。1988年，該書獲國家教委高校優秀教材一等獎。他主編的《生物顯微技術》一書，雖經多次印刷，仍供不應求。1987年獲甘肅省優秀教材獎。這兩種書1993年將出第二版，供讀者選用。

1980年，蘭州大學生物系在國內首次創建了細胞生物學專業。該專業自成立以來，共招收10屆本科生。已畢業6屆共132人，還有在校生85人。鄭國錩培養的碩士生已畢業28名，博士生已畢業4名，在讀的5名。另外還培養了2名朝鮮留學生。鄭國錩所帶的幾名博士生，已分別獲中國科學院青年自然科學基金、中國細胞生物學會青年科學獎金、霍英東青年教學獎金、英國皇家學會獎學金、歐洲共同體獎學金，並分別赴英國、荷蘭進修。另有一名碩士生獲1988年韓素音獎學金赴美國深造。經他培養的學生，不少人已成為中國高等院校和科研單位的業務骨幹。