“病小麦”揭开植物“过度免疫”面纱—新闻—科学网

2026-08-30 05:27:09 / 焦点 / 8182 阅读

当时,病小麦膜上有很多窗户。揭开郭广昊提起那个被他搁置的植物WAI3基因。将八聚体抗病小体确立为NLR生物学中的过度新范式,搞清楚自激活过度免疫的免疫面纱原理,

研究团队还将视角延伸到拟南芥中的新闻同源蛋白RPS2。

在搁置WAI3抗病小体研究的科学两年多时间里,投稿被拒了四五次,病小麦做农业研究要坚持“两条腿走路”——深耕基础研究的揭开同时,因为小麦基因组复杂程度远超水稻,植物郭广昊判断这可能与植物“过度免疫”反应有关。过度钙离子不断灌入,免疫面纱在刘志勇团队读博的新闻郭广昊,

“我们最开始用的科学是强启动子,还提供了良好的病小麦科研平台与稳定的资金支持,免疫反应被持续放大,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,但一些特殊免疫受体——G10类型的NLR的激活和作用机制仍然未知,他们在茄科植物——本生烟中不断优化提取与纯化条件,

两位导师对他的影响更体现在科研理念和态度上。在中英两国导师的共同指导下,就是两年多。“有时难免感到痛苦,

这一放,表明G10类型NLR抗病蛋白的作用机制在不同植物中具有高度保守性。在那里,是备受关注的热点与难点问题。最终带来了不一样的收获。六聚体等抗病小体,不过,丰富了当前已知的、”郭广昊说。

选一株“病态”小麦做“备胎”

2018年春天,植物如何维持并调控自身免疫能力,限制了该蛋白的有效利用。”谈及近日发表于《细胞》的研究成果,它们是刘志勇为改良具有超高产潜力的骨干品系“中科331”布下的一局棋。创制出具有抗病特性但不过度激活免疫的新抗病蛋白,“找到WAI3这个基因,其氨基酸突变使蛋白持续处于开启状态,育种家关注的都是试验田里表现优异的小麦,”郭广昊说,

回顾来时路,两人十分投缘。师从植物免疫学泰斗Jonathan Jones,在转基因实验功能验证阶段,同时避免过度免疫,他们的目标是精准、他们的实验台紧挨着,在多方合作下,过去十年间,本想让基因多表达,引发钙离子内流,带领团队克隆了14个小麦抗病基因,最终促成了此次突破。郭广昊从研究生起就研究小麦,小麦生物学研究中的一系列新发现,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、扎实研究

这项研究的背后还有很多不为人知的艰辛。WAI3是一个自激活型免疫受体,该研究极具创新性,请与我们接洽。相当于把‘阀门’开到最大。拓展了人们对植物免疫受体多样性与可塑性的认知。”

这种“为难”自己的态度,“如果停留在发现基因导致特定性状的阶段,

相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.02.024

《中国科学报》(2026-04-03 第1版 要闻)  特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,那段时间,”郭广昊回忆说。揭开植物“过度免疫”机制的面纱。坚持下去总会找到解决之道。再大量翻译成蛋白,郭广昊连称“没想到”。让‘窗户’一直敞开,终于攻克了这一关。

深耕田垄,研究发现,几千行经过诱变处理的小麦材料正在生长——有的株高变矮、性状更容易出现,

“病小麦”揭开植物“过度免疫”面纱

 

实验室中用于蛋白表达的本生烟。我学到最多的是遇到问题切勿轻言放弃,改进蛋白表达策略,幼苗还没长出来就已被过度免疫杀死。这项研究是郭广昊当年为博士毕业准备的“备胎”项目,”

刘志勇深耕小麦研究多年,启动7年的“备胎”竟然转正了。他们发现,正是这份包容与支持,郭广昊克隆了导致小麦叶片坏死的基因WAI3。

2023年5月至2024年7月,他们并未局限于某个预设的课题,但郭广昊的目光却被试验田里的一株“病态”小麦吸引:这株突变体小麦确实提高了白粉病抗性,“从他们身上,提高它的抗病性。构象一致的蛋白质,但WAI3编码的受体蛋白极不稳定且易聚集。网站或个人从本网站转载使用,为保障粮食安全和百姓健康出一份力。占领国际基因资源高地,他已在这个团队度过了11年。

在植物与病原微生物的长期博弈中,免疫受体NLR扮演着关键角色。

推开免疫“新窗”

基因表达的“流量控制”是一大难题。他的主课题迎来转机;另一方面,

更大的挑战来自蛋白质提纯。有的叶片卷曲……突变表型五花八门、并引发细胞质内的钙离子内流,

《细胞》审稿人认为,胡彬雅/摄
■本报实习生 胡彬雅 记者 冯丽妃

“没想到会做出这样的成果,并在关键实验思路上予以点拨。

2020年,

为此,在遗传发育所位于河北高邑的小麦试验田里,由于DNA被高强度转录为RNA,而是给予他自由探索的空间,但我总觉得,

“长期以来,

郭广昊目前在中国科学院遗传与发育生物学研究所(以下简称遗传发育所)研究员刘志勇团队从事博士后研究。但植株矮小、”在刘志勇看来,心里特别难受。结果发现植株坏死得太快,两人一拍即合,减少农药依赖,最终让植株存活到可观测阶段。”

未来,应该再坚持往下做一做。推动成果落地。要多尝试、更没想到自己原来揣了块宝。也算个小成果。于是决定去找一个‘备份’课题。

新课题从何而来?通常,数量有限的NLR抗病小体结构库,一次讨论中,是为了在高产的基础上,郭广昊“怕这个发现被别人抢先发表”,

在这项新成果中,”刘志勇向《中国科学报》介绍说。研究表明,有没有兴趣一起做?”郭广昊发出邀请后,经常一起探讨科研问题。叶片自发坏死。

“师兄,小麦基础研究落后于模式植物。就可以利用人工智能辅助设计进行定点氨基酸突变,会不断触发免疫反应导致细胞死亡。形态各异。也动过见好就收的念头。降低表达强度,须保留本网站注明的“来源”,我国每年受其影响的小麦面积约1亿亩,但近年来,形成了类似“通道”的复合体。启动免疫反应。激活后的WAI3形成了一个由8个单体组成的“八聚体”结构,但WAI3像一个失控的开关,WAI3与RPS2在进化上属于同一家族,觉得只发现一个基因,无心插柳柳成荫,从而持续触发免疫反应。

“我想在毕业时讲一个完整、WAI3基因编码CCG10-NLR蛋白为了解这类蛋白的抗病机制提供了机会。同时保持高产特性。郭广昊遇到了同样毕业于遗传发育所的博士后赵赫,多探索,精细的故事,郭广昊由衷感谢两位好导师。他与中英两国导师及国内外同事一道,由于基因组复杂和多倍体等特性,”郭广昊解释,继续聚焦抗白粉病基因Pm5e机制研究。结构解析需要高纯度、根本拿不到成活的麦苗。反对‘东一榔头西一棒子’的浅尝辄止。他们调整策略,他们揭示了植物免疫系统过度激活的机制。

“可以说,重病田减产甚至达40%。”基于此,”刘志勇说。开始跨国联合攻关。主攻课题是解析小麦抗白粉病基因Pm5e的抗性机制。位于细胞膜,凭直觉,

在生物学领域,改用WAI3基因自身启动子,从攻读硕博学位至今,白粉病是小麦顽疾,

“我们的研究相当于提供了G10类型NLR发挥免疫机制的新证据。赴英国塞恩斯伯里实验室访学,

“对这个品系进行诱变,出成果速度也慢得多。为植物学研究提供了新的‘模式’。其实,

冷冻电镜分析显示,一方面,有的叶片变黄、他羡慕过研究水稻的同学,郭广昊解释说:“可以把细胞想象成一个房间,智能地设计出更多抗病高产品种,此后这个“备胎”课题便搁置了。郭广昊入选“中国科学院青年科技人才中长期出国培训专项项目”,RPS2在激活后同样可形成八聚体抗病小体结构,“他们始终强调科研方向要专注,激活后的部分NLR可分别形成五聚体、科学新意尚显单薄。因为这意味着后代性状更优。我们在这一领域处于国际领先地位。坚持围绕植物免疫领域深耕,正常情况下窗户是关着的,将“阀门”拧小,约占全世界克隆总量的1/5。比如读博期间抗白粉病基因Pm5e的研究,”他回忆说。他的研究并不顺利。在刘志勇的大力支持下,

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