熱推薦：湖北高校首次！武大兩項科研成果同日登上《自然》雜志

湖北日報訊（記者田佩雯、通訊員吳江龍、武柳青）6月15日，記者從武漢大學(xué)獲悉，該校兩項科研成果以長文（article）形式，于6月14日深夜在Nature（《自然》雜志）同時上線。兩篇長文同日上線頂級國際期刊，這是武漢大學(xué)建校以來第一次，也是湖北省高校首次。

武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院、高等研究院付磊團隊的論文題為“Liquid　metal　for　high－entropy　alloy　nanoparticles　synthesis”（液態(tài)金屬用于高熵合金納米顆粒的合成），研究一種特殊的液態(tài)金屬，可實現(xiàn)溫和條件下多種高熵合金體系的原子制造。武漢大學(xué)為第一署名單位。武漢大學(xué)付磊團隊的博士研究生曹光輝、梁晶晶、楊柯娜以及南方科技大學(xué)郭增龍為共同第一作者。武漢大學(xué)教授付磊、曾夢琪、郭宇錚和南方科技大學(xué)副教授林君浩為共同通訊作者。武漢大學(xué)碩士研究生汪匯流，博士研究生萬旭昊、李澤源、張奕樂、劉峻麟、鄭臻穎、魯才，本科生何廣智、熊擇優(yōu)，陳勝利教授、劉澤教授為共同作者。

高熵合金是一種由五種或五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(xué)、能源轉(zhuǎn)換與存儲、醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。實現(xiàn)高熵合金的原子級精準(zhǔn)制造是其應(yīng)用的基礎(chǔ)。不同元素的物理化學(xué)性質(zhì)差異會限制元素間的均勻混溶，不僅理想的高熵態(tài)難以獲得，元素的選擇也備受限制。根據(jù)吉布斯函數(shù)（

(資料圖)

），高熵合金的合成通常依賴苛刻的高溫反應(yīng)條件（增大

因子的貢獻）來克服原子間不混溶性，并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)模化、可定制化的精準(zhǔn)制造，而這個目標(biāo)極具挑戰(zhàn)。付磊團隊獨辟蹊徑，以“混合焓”（

）為切入點，降低反應(yīng)吉布斯自由能變（

），采用兼具負(fù)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。液態(tài)金屬（如鎵）與大多數(shù)金屬間親和性好，混合焓為負(fù)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(yīng)的進行。由此，在液態(tài)金屬反應(yīng)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，極大拓展了高熵合金的組分選擇空間，有望促進其在更多關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用。

▲液態(tài)金屬高熵合金原子制造示意圖

付磊團隊長期致力于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域原子制造的研究（leifu．whu．edu．cn），發(fā)展了液態(tài)金屬反應(yīng)體系，實現(xiàn)了多類材料的原子制造。

▲付磊教授科研團隊

論文鏈接：https：／／www．nature．com／articles／s41586－023－06082－9

武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院雜交水稻全國重點實驗室教授何光存團隊的論文題為“A　tripartite　rheostat　controls　self－regulated　host－plant　resistance　to　insect”（《三蛋白互作自我調(diào)節(jié)寄主植物抗蟲性》）。該研究首次鑒定了一個被植物免疫受體蛋白識別的昆蟲效應(yīng)子BISP，并揭示了BISP－BPH14－OsNBR1互作精細(xì)調(diào)控水稻抗蟲反應(yīng)的分子機制，對于培育高產(chǎn)、抗蟲水稻品種具有重要意義。

該項研究得到了多項基金的資助。武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后郭建平、博士生王卉穎和關(guān)偉為共同第一作者，何光存為通訊作者。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張啟發(fā)院士、武漢大學(xué)朱玉賢院士、美國加州大學(xué)河邊分校Walling教授及課題組成員參加了該項研究。

褐飛虱是水稻生產(chǎn)中發(fā)生面積最大、造成損失最重的害蟲，嚴(yán)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)境友好的防治害蟲的手段，但植物抗蟲的分子機理卻一直不明。何光存課題組篩選獲得了褐飛虱唾液蛋白BISP（BPH14－Interacting　Salivary　Protein），第一次揭開了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(dá)，褐飛虱取食時隨唾液分泌進入水稻細(xì)胞。在感褐飛虱水稻中，BISP靶向水稻細(xì)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(yīng)，使植株更易于褐飛虱取食。課題組前期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（Bph14水稻）中，BISP進入細(xì)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(yīng)，使褐飛虱取食下降、生長受阻、死亡率上升，從而阻止了褐飛虱的侵害。

▲BISP調(diào)控水稻免疫反應(yīng)工作模式圖在本研究中，當(dāng)Bph14水稻中異位表達(dá)BISP（Bph14－Bisp水稻）時，超量表達(dá)的BISP會持續(xù)激活BPH14介導(dǎo)的抗性反應(yīng)，Bph14－Bisp水稻產(chǎn)生更強的抗蟲性。但與Bph14水稻相比，Bph14－Bisp水稻的生長發(fā)育卻受到嚴(yán)重影響：植株變矮、抽穗期提前，產(chǎn)量下降。說明強抗性的持續(xù)激活不利于植物生長發(fā)育，抗性水平需要精細(xì)調(diào)控才能維持植物生長和抗性的平衡。進一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水稻細(xì)胞中同時表達(dá)BPH14和BISP時，BPH14能促進BISP與選擇性自噬受體OsNBR1互作，而OsNBR1則與ATG8結(jié)合介導(dǎo)了BISP的自噬降解，從而將BISP蛋白量和植物抗性控制在一定的水平。

▲何光存教授課題組BPH14在識別BISP激發(fā)抗蟲反應(yīng)、三蛋白互作調(diào)控自噬清除BISP的過程中具有至關(guān)重要的作用。害蟲取食時，抗蟲水稻產(chǎn)生的抗性作用使害蟲停止取食后，BPH14－BISP－NBR1三蛋白互作系統(tǒng)能快速清除水稻細(xì)胞內(nèi)存留的BISP，終止抗性反應(yīng)，使細(xì)胞盡快恢復(fù)生長。Bph14水稻細(xì)胞內(nèi)的BISP水平在6h內(nèi)顯著降低，36h被完全降解，抗蟲反應(yīng)隨之減弱直至終止。而在OsNBR1敲除植株（Bph14－Osnbr1）中，BISP蛋白留存量及抗性反應(yīng)則長時間維持在一個高水平。BPH14通過自噬降解BISP，有效控制水稻細(xì)胞中的BISP及抗性水平，保持抗蟲性與生長發(fā)育之間的平衡。這一新機制的發(fā)現(xiàn)是植物抗蟲領(lǐng)域的重大進展。何光存教授團隊首次闡明BISP－BPH14－OsNBR1三蛋白互作調(diào)控植物抗蟲反應(yīng)分子機制，提出了在不降低產(chǎn)量的前提下實現(xiàn)抗蟲育種的新策略，對水稻抗蟲高產(chǎn)育種具有重要意義。

論文鏈接：https：／／www．nature．com／articles／s41586－023－06197－z