当前速读：湖北高校三篇高水平研究论文被《自然》同期发表
2023-06-16 14:09:43 来源：科技日报
科技日报记者 吴纯新 通讯员 吴江龙 蒋朝常
(资料图片)
6月15日，记者分别从武汉大学、华中农业大学获悉，14日晚，新一期《自然》杂志发表了3篇来自这两所高校的研究论文，涉及水稻抗病、抗虫害和原子制造领域。这是对湖北基础研究能力的一次认可。
创制新型基因攻克“水稻癌症”
稻瘟病被称为“水稻癌症”，在世界各稻区广泛分布，是一种毁灭性的真菌病害，全球每年因稻瘟病造成的产量损失达数千万吨。
培育种植广谱抗病品种是实现稻瘟病绿色防控最经济有效的措施，对保障我国和全球粮食安全具有重要意义。
为此，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室李国田教授团队牵头完成了一项研究，通过基因编辑创制了增强作物广谱抗病性且稳产的新基因RBL12，实现对稻瘟病、白叶枯和稻曲病三病抗性“加持”。
该基因在作物中高度保守，与传统抗病基因相比，可打破物种界限、普适性更强，具有巨大的抗病育种应用潜力。研究发现，RBL12基因显著增强了水稻对不同地区分离的10个稻瘟菌、5个白叶枯菌和2个稻曲菌生理小种的抗性。大田试验分析发现，RBL12株系稳产且具有显著抗稻瘟病能力，在稻瘟病害严重发生时能挽救约40%的产量损失。
同时，研究团队初步测试，该基因在小麦抗锈病和纹枯病上也有显著效果，进一步证明其在作物抗病育种中的应用潜力。
开辟原子制造新路径
高熵合金是一种由5种或5种以上主元金属组成的新型合金，在极端条件下结构力学、能源转换与存储、医疗器械等领域具有重要应用前景。
而实现高熵合金原子级精准制造是其应用的基础。
根据吉布斯函数，高熵合金的合成通常依赖苛刻的高温反应条件来克服原子间不混溶性，通过淬火等方式保持高熵态。在温和条件下实现高熵合金的多组元原子混溶有利于其可规模化、可定制化的精准制造，这个目标极具挑战。
武汉大学化学与分子科学学院、高等研究院付磊教授团队独辟蹊径，以“混合焓”为切入点，降低反应吉布斯自由能变，采用兼具负混合焓特性和流动性的液态金属，实现了温和条件下各类高熵合金体系的原子制造。
“好比四五个人，他们秉性不同、喜好不一，要把他们聚在一起变成一个高度融合、不离不散的共同体并非易事，一言不合就可能散伙。”付磊说，团队几经实验研究发现，液态金属（如镓）与大多数金属间亲和性好，混合焓为负值，且流动性良好，可加速传质，促进元素的均匀分散和合金化反应的进行。由此，在液态金属反应体系中，可在温和条件下实现高熵合金的多组元原子混溶。
揭示水稻抗褐飞虱分子机制
褐飞虱是水稻生产中发生面积最广、造成损失最大的害虫，严重危害我国及世界水稻生产。培育抗虫品种是最经济、有效、环境友好的防治害虫手段，但植物抗虫的分子机理一直不明。
武汉大学生命科学学院杂交水稻全国重点实验室何光存教授课题组的研究成果，首次鉴定了一个被植物免疫受体蛋白识别的昆虫效应子BISP，并揭示了BISP-BPH14-OsNBR1互作精细调控水稻抗虫反应的分子机制。
这项成果对培育高产、抗虫水稻品种具有积极意义。
该课题组筛选获得褐飞虱唾液蛋白BISP，第一次揭开害虫取食与植物反取食的分子机制。
研究发现，BISP在褐飞虱唾液腺中高表达，褐飞虱取食时随唾液分泌进入水稻细胞。在感褐飞虱水稻中，BISP靶向水稻细胞质激酶OsRLCK185，干扰其激酶活性，抑制水稻的基础防御反应，使植株更易于褐飞虱取食。
此前，课题组克隆了抗褐飞虱基因BPH14。该基因编码的NLR受体BPH14，赋予水稻对褐飞虱的高抗性。在含有BPH14基因的抗虫水稻中，BISP进入细胞后立即与BPH14发生特异性结合而被识别，激发强烈的抗虫反应，使褐飞虱取食下降、生长受阻、死亡率上升，从而阻止了褐飞虱侵害。
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