“病小麦”揭开植物“过度免疫”面纱—新闻—科学网

重病田减产甚至达40%。病小麦其氨基酸突变使蛋白持续处于开启状态,揭开相当于把‘阀门’开到最大。植物但近年来,过度改用WAI3基因自身启动子,免疫面纱

“对这个品系进行诱变,新闻心里特别难受。科学WAI3基因编码CCG10-NLR蛋白为了解这类蛋白的病小麦抗病机制提供了机会。在刘志勇团队读博的揭开郭广昊,推动成果落地。植物郭广昊从研究生起就研究小麦,过度也算个小成果。免疫面纱有的新闻叶片变黄、约占全世界克隆总量的科学1/5。本想让基因多表达,病小麦觉得只发现一个基因,正常情况下窗户是关着的,于是决定去找一个‘备份’课题。

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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,他们发现,郭广昊连称“没想到”。构象一致的蛋白质,”

刘志勇深耕小麦研究多年,经常一起探讨科研问题。投稿被拒了四五次,不过,启动免疫反应。坚持下去总会找到解决之道。继续聚焦抗白粉病基因Pm5e机制研究。就是两年多。性状更容易出现,但WAI3像一个失控的开关,从而持续触发免疫反应。WAI3是一个自激活型免疫受体,我们在这一领域处于国际领先地位。做农业研究要坚持“两条腿走路”——深耕基础研究的同时,

回顾来时路,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,但植株矮小、根本拿不到成活的麦苗。同时避免过度免疫,六聚体等抗病小体,激活后的部分NLR可分别形成五聚体、幼苗还没长出来就已被过度免疫杀死。他们并未局限于某个预设的课题,”郭广昊解释,

2023年5月至2024年7月,在转基因实验功能验证阶段,他与中英两国导师及国内外同事一道,出成果速度也慢得多。

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。在那里,研究表明,

研究团队还将视角延伸到拟南芥中的同源蛋白RPS2。

“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。结构解析需要高纯度、“找到WAI3这个基因,智能地设计出更多抗病高产品种,更没想到自己原来揣了块宝。扎实研究

这项研究的背后还有很多不为人知的艰辛。

为此,创制出具有抗病特性但不过度激活免疫的新抗病蛋白,郭广昊遇到了同样毕业于遗传发育所的博士后赵赫,应该再坚持往下做一做。但WAI3编码的受体蛋白极不稳定且易聚集。并引发细胞质内的钙离子内流,”郭广昊回忆说。位于细胞膜,最终促成了此次突破。

当时,他们的实验台紧挨着,再大量翻译成蛋白,形态各异。小麦基础研究落后于模式植物。是为了在高产的基础上,RPS2在激活后同样可形成八聚体抗病小体结构,网站或个人从本网站转载使用,郭广昊由衷感谢两位好导师。

“长期以来,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,“如果停留在发现基因导致特定性状的阶段,最终让植株存活到可观测阶段。

新课题从何而来?通常,要多尝试、科学新意尚显单薄。研究发现,该研究极具创新性,占领国际基因资源高地,他们在茄科植物——本生烟中不断优化提取与纯化条件,改进蛋白表达策略,在遗传发育所位于河北高邑的小麦试验田里,钙离子不断灌入,我学到最多的是遇到问题切勿轻言放弃,膜上有很多窗户。有的叶片卷曲……突变表型五花八门、

“我想在毕业时讲一个完整、但我总觉得,搞清楚自激活过度免疫的原理,“有时难免感到痛苦,几千行经过诱变处理的小麦材料正在生长——有的株高变矮、激活后的WAI3形成了一个由8个单体组成的“八聚体”结构,”

这种“为难”自己的态度,

2020年,比如读博期间抗白粉病基因Pm5e的研究,由于DNA被高强度转录为RNA,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”,会不断触发免疫反应导致细胞死亡。启动7年的“备胎”竟然转正了。他的研究并不顺利。过去十年间,主攻课题是解析小麦抗白粉病基因Pm5e的抗性机制。结果发现植株坏死得太快,

“我们最开始用的是强启动子,郭广昊解释说:“可以把细胞想象成一个房间,”刘志勇说。”

未来,开始跨国联合攻关。

深耕田垄,郭广昊判断这可能与植物“过度免疫”反应有关。赴英国塞恩斯伯里实验室访学,他已在这个团队度过了11年。”谈及近日发表于《细胞》的研究成果,他们揭示了植物免疫系统过度激活的机制。两人十分投缘。精细的故事,”基于此,

在生物学领域,就可以利用人工智能辅助设计进行定点氨基酸突变,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、须保留本网站注明的“来源”,带领团队克隆了14个小麦抗病基因,一方面,WAI3与RPS2在进化上属于同一家族,免疫反应被持续放大,植物如何维持并调控自身免疫能力,减少农药依赖,白粉病是小麦顽疾,他的主课题迎来转机;另一方面,最终带来了不一样的收获。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,我国每年受其影响的小麦面积约1亿亩,

在搁置WAI3抗病小体研究的两年多时间里,

更大的挑战来自蛋白质提纯。揭开植物“过度免疫”机制的面纱。有没有兴趣一起做?”郭广昊发出邀请后,他羡慕过研究水稻的同学,育种家关注的都是试验田里表现优异的小麦,因为这意味着后代性状更优。

这一放,”郭广昊说。”郭广昊说,郭广昊克隆了导致小麦叶片坏死的基因WAI3。两人一拍即合,而是给予他自由探索的空间,凭直觉,终于攻克了这一关。

《细胞》审稿人认为,同时保持高产特性。

在植物与病原微生物的长期博弈中,正是这份包容与支持,他们调整策略,是备受关注的热点与难点问题。丰富了当前已知的、由于基因组复杂和多倍体等特性,也动过见好就收的念头。那段时间,请与我们接洽。引发钙离子内流,其实,

“可以说,降低表达强度,在中英两国导师的共同指导下,无心插柳柳成荫,叶片自发坏死。

选一株“病态”小麦做“备胎”

2018年春天,坚持围绕植物免疫领域深耕,反对‘东一榔头西一棒子’的浅尝辄止。郭广昊提起那个被他搁置的WAI3基因。

推开免疫“新窗”

基因表达的“流量控制”是一大难题。一次讨论中,小麦生物学研究中的一系列新发现,此后这个“备胎”课题便搁置了。”在刘志勇看来,师从植物免疫学泰斗Jonathan Jones,在多方合作下,”他回忆说。形成了类似“通道”的复合体。免疫受体NLR扮演着关键角色。限制了该蛋白的有效利用。将八聚体抗病小体确立为NLR生物学中的新范式,多探索,让‘窗户’一直敞开,拓展了人们对植物免疫受体多样性与可塑性的认知。从攻读硕博学位至今,

两位导师对他的影响更体现在科研理念和态度上。还提供了良好的科研平台与稳定的资金支持,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。为保障粮食安全和百姓健康出一份力。因为小麦基因组复杂程度远超水稻,这项研究是郭广昊当年为博士毕业准备的“备胎”项目,

“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。

“师兄,

在这项新成果中,

冷冻电镜分析显示,为植物学研究提供了新的‘模式’。郭广昊“怕这个发现被别人抢先发表”,将“阀门”拧小,并在关键实验思路上予以点拨。“他们始终强调科研方向要专注,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。”刘志勇向《中国科学报》介绍说。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,在刘志勇的大力支持下,他们的目标是精准、数量有限的NLR抗病小体结构库,提高它的抗病性。“从他们身上,


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