科技日報記者?吳純新?通訊員?吳江龍?蔣朝常
6月15日，記者分別從武漢大學、華中農(nóng)業(yè)大學獲悉，14日晚，新一期《自然》雜志發(fā)表了3篇來自這兩所高校的研究論文，涉及水稻抗病、抗蟲害和原子制造領(lǐng)域。這是對湖北基礎(chǔ)研究能力的一次認可。
創(chuàng)制新型基因攻克“水稻癌癥”
【資料圖】
稻瘟病被稱為“水稻癌癥”，在世界各稻區(qū)廣泛分布，是一種毀滅性的真菌病害，全球每年因稻瘟病造成的產(chǎn)量損失達數(shù)千萬噸。
培育種植廣譜抗病品種是實現(xiàn)稻瘟病綠色防控最經(jīng)濟有效的措施，對保障我國和全球糧食安全具有重要意義。
為此，華中農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國重點實驗室、湖北洪山實驗室李國田教授團隊牽頭完成了一項研究，通過基因編輯創(chuàng)制了增強作物廣譜抗病性且穩(wěn)產(chǎn)的新基因RBL12，實現(xiàn)對稻瘟病、白葉枯和稻曲病三病抗性“加持”。
該基因在作物中高度保守，與傳統(tǒng)抗病基因相比，可打破物種界限、普適性更強，具有巨大的抗病育種應用潛力。研究發(fā)現(xiàn)，RBL12基因顯著增強了水稻對不同地區(qū)分離的10個稻瘟菌、5個白葉枯菌和2個稻曲菌生理小種的抗性。大田試驗分析發(fā)現(xiàn)，RBL12株系穩(wěn)產(chǎn)且具有顯著抗稻瘟病能力，在稻瘟病害嚴重發(fā)生時能挽救約40%的產(chǎn)量損失。
同時，研究團隊初步測試，該基因在小麥抗銹病和紋枯病上也有顯著效果，進一步證明其在作物抗病育種中的應用潛力。
開辟原子制造新路徑
高熵合金是一種由5種或5種以上主元金屬組成的新型合金，在極端條件下結(jié)構(gòu)力學、能源轉(zhuǎn)換與存儲、醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有重要應用前景。
而實現(xiàn)高熵合金原子級精準制造是其應用的基礎(chǔ)。
根據(jù)吉布斯函數(shù)，高熵合金的合成通常依賴苛刻的高溫反應條件來克服原子間不混溶性，通過淬火等方式保持高熵態(tài)。在溫和條件下實現(xiàn)高熵合金的多組元原子混溶有利于其可規(guī)?；?、可定制化的精準制造，這個目標極具挑戰(zhàn)。
武漢大學化學與分子科學學院、高等研究院付磊教授團隊獨辟蹊徑，以“混合焓”為切入點，降低反應吉布斯自由能變，采用兼具負混合焓特性和流動性的液態(tài)金屬，實現(xiàn)了溫和條件下各類高熵合金體系的原子制造。
“好比四五個人，他們秉性不同、喜好不一，要把他們聚在一起變成一個高度融合、不離不散的共同體并非易事，一言不合就可能散伙?！备独谡f，團隊幾經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬（如鎵）與大多數(shù)金屬間親和性好，混合焓為負值，且流動性良好，可加速傳質(zhì)，促進元素的均勻分散和合金化反應的進行。由此，在液態(tài)金屬反應體系中，可在溫和條件下實現(xiàn)高熵合金的多組元原子混溶。
揭示水稻抗褐飛虱分子機制
褐飛虱是水稻生產(chǎn)中發(fā)生面積最廣、造成損失最大的害蟲，嚴重危害我國及世界水稻生產(chǎn)。培育抗蟲品種是最經(jīng)濟、有效、環(huán)境友好的防治害蟲手段，但植物抗蟲的分子機理一直不明。
武漢大學生命科學學院雜交水稻全國重點實驗室何光存教授課題組的研究成果，首次鑒定了一個被植物免疫受體蛋白識別的昆蟲效應子BISP，并揭示了BISP-BPH14-OsNBR1互作精細調(diào)控水稻抗蟲反應的分子機制。
這項成果對培育高產(chǎn)、抗蟲水稻品種具有積極意義。
該課題組篩選獲得褐飛虱唾液蛋白BISP，第一次揭開害蟲取食與植物反取食的分子機制。
研究發(fā)現(xiàn)，BISP在褐飛虱唾液腺中高表達，褐飛虱取食時隨唾液分泌進入水稻細胞。在感褐飛虱水稻中，BISP靶向水稻細胞質(zhì)激酶OsRLCK185，干擾其激酶活性，抑制水稻的基礎(chǔ)防御反應，使植株更易于褐飛虱取食。
此前，課題組克隆了抗褐飛虱基因BPH14。該基因編碼的NLR受體BPH14，賦予水稻對褐飛虱的高抗性。在含有BPH14基因的抗蟲水稻中，BISP進入細胞后立即與BPH14發(fā)生特異性結(jié)合而被識別，激發(fā)強烈的抗蟲反應，使褐飛虱取食下降、生長受阻、死亡率上升，從而阻止了褐飛虱侵害。
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