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6月15日，科技日報(bào)記者分別從武漢大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，最新一期《自然》雜志發(fā)表了3篇來自這兩所高校的研究論文，涉及原子制造和水稻抗病、抗蟲害領(lǐng)域。

新型基因攻克“水稻癌癥”

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(dá)數(shù)千萬噸。

培育種植廣譜抗病品種是實(shí)現(xiàn)稻瘟病綠色防控最經(jīng)濟(jì)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(xué)農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室李國田教授團(tuán)隊(duì)牽頭開展研究，通過基因編輯創(chuàng)制了增強(qiáng)作物廣譜抗病性且穩(wěn)產(chǎn)的新基因RBL12，實(shí)現(xiàn)對稻瘟病、白葉枯和稻曲病3種疾病的抗性“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(qiáng)，具有巨大的抗病育種應(yīng)用潛力。研究發(fā)現(xiàn)，RBL12基因顯著增強(qiáng)了水稻對不同地區(qū)分離的10個(gè)稻瘟菌、5個(gè)白葉枯菌和2個(gè)稻曲菌生理小種的抗性。大田試驗(yàn)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(yán)重發(fā)生時(shí)能挽救約40%的產(chǎn)量損失。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)初步測試發(fā)現(xiàn)，該基因在防控小麥抗銹病和紋枯病上也有顯著效果，證明其在作物抗病育種中的應(yīng)用潛力。

實(shí)現(xiàn)高熵合金原子級制造

高熵合金是一類由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(xué)、能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。而實(shí)現(xiàn)高熵合金原子級精準(zhǔn)制造是其應(yīng)用的基礎(chǔ)。

高熵合金的合成通常依賴苛刻的高溫反應(yīng)條件來克服原子間的不混溶性，通過淬火等方式保持高熵態(tài)。在溫和條件下實(shí)現(xiàn)高熵合金的多組元原子混溶有利于其規(guī)?；?、定制化的精準(zhǔn)制造，這個(gè)目標(biāo)極具挑戰(zhàn)。

武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院、高等研究院付磊教授團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，以“混合焓”為切入點(diǎn)，采用兼具負(fù)混合焓特性和流動(dòng)性的液態(tài)金屬，實(shí)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(gè)人，他們秉性不同、喜好不一，要把他們聚在一起變成一個(gè)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(tuán)隊(duì)經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬（如鎵）與大多數(shù)金屬親和性好，混合焓為負(fù)值，且流動(dòng)性良好，可加速傳質(zhì)，促進(jìn)元素的均勻分散和合金化反應(yīng)的進(jìn)行。由此，在液態(tài)金屬反應(yīng)體系中，可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)高熵合金的多組元原子混溶。

解析水稻抗褐飛虱分子機(jī)理

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(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(jì)、有效、環(huán)境友好的防治害蟲手段，但植物抗蟲的分子機(jī)理一直不明。

武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院雜交水稻全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室何光存教授課題組，篩選獲得了褐飛虱唾液蛋白BISP，首次揭示害蟲取食與植物反取食的分子機(jī)理。這項(xiàng)成果對培育高產(chǎn)、抗蟲水稻品種具有積極意義。

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(shí)隨唾液分泌進(jìn)入水稻細(xì)胞。在感染褐飛虱的水稻中，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。

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(jìn)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(qiáng)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。

（記者 吳純新 通 訊 員 吳江龍 蔣朝常）