付磊教授（右）介紹研究成果 攝影：楚天都市報(bào)極目新聞?dòng)浾呖路Q

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何光存教授在講解水稻抗蟲的機(jī)理

□楚天都市報(bào)極目新聞?dòng)浾?柯稱 馬浩然 通訊員 吳江龍 武柳青 邢知博 實(shí)習(xí)生 陸宇慧

6月14日深夜，兩篇來(lái)自武漢大學(xué)的Nature（《自然》）長(zhǎng)文同時(shí)上線。這是該校首次在國(guó)際頂級(jí)期刊上同期收獲“雙黃蛋”，也是湖北高校首次。“看起來(lái)是偶然，實(shí)際上是必然。”武漢大學(xué)校長(zhǎng)張平文院士表示，高水平研究成果多了，同期發(fā)表的概率自然會(huì)加大。6月15日，極目新聞?dòng)浾卟稍L了兩篇論文的研究團(tuán)隊(duì)核心成員。

找到新型合金的“萬(wàn)能黏合劑”

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)，在《自然》上發(fā)表的論文題目為《液態(tài)金屬用于高熵合金納米顆粒的合成》。

付磊教授首先科普了什么叫高熵合金，“傳統(tǒng)合金是以一種元素為主，比如最常見的銅，加入一些微量元素后變?yōu)榍嚆~。而高熵合金是一種由五種或以上主元金屬組成的新型合金，就像一片片磚瓦，每片都很重要，最后拼成一個(gè)堅(jiān)固且多功能的高樓大廈。”

高熵合金被認(rèn)為是未來(lái)可以用于航空航天等特殊需求的新型合金，有很多傳統(tǒng)合金不具備的優(yōu)點(diǎn)。以往科學(xué)家通常通過(guò)超高溫熔化，將一些金屬元素混溶在一起，但能組合的元素有限，而且緩慢降溫后又會(huì)分離開。

多年來(lái)，科學(xué)家都在尋找辦法，保持新型合金的高熵態(tài)，如瞬時(shí)冷卻等。但付磊團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，采用液態(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。付磊說(shuō)：“大部分元素不易穩(wěn)定混溶，就像一群人互相不待見，怎么辦？我們的方法是找到一個(gè)‘社牛’，跟誰(shuí)都能合得來(lái)，可以把一群人團(tuán)結(jié)在一起。而我們發(fā)現(xiàn)液態(tài)金屬‘鎵’就是這么一個(gè)‘社牛’。”

論文共同通訊作者之一、付磊團(tuán)隊(duì)的90后博導(dǎo)曾夢(mèng)琪說(shuō)，鎵就像是一個(gè)“萬(wàn)能黏合劑”，可以讓絕大多數(shù)元素都組合起來(lái)。而且鎵的熔點(diǎn)只有29.76℃，又不像汞（水銀）那樣具有毒性，所以非常適合用于將來(lái)高熵合金的大規(guī)模量產(chǎn)。

基于這一發(fā)現(xiàn)，曾夢(mèng)琪暢想，未來(lái)高熵合金的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒊蕩缀问皆鲩L(zhǎng)，除了航空航天、軍事等領(lǐng)域，人們生活中需要高強(qiáng)度材料的假牙、血管支架等都可以用到。

“正因?yàn)檫@可能是一項(xiàng)里程碑式的發(fā)現(xiàn)，所以《自然》審稿極其嚴(yán)苛。”付磊說(shuō)，兩年前團(tuán)隊(duì)就進(jìn)行了投稿，第一輪三名審稿人覺得很“不可思議”，后來(lái)第二輪和第三輪一共又新找了三名審稿人。“整個(gè)過(guò)程太難了，我們甚至都想過(guò)放棄。”付磊說(shuō)。

“原子組成我們的世界，而我們的研究能夠?qū)崿F(xiàn)原子級(jí)的精準(zhǔn)制造，也就是說(shuō)未來(lái)的3D原子打印真的可以打印萬(wàn)物。”付磊對(duì)未來(lái)充滿期望。

為水稻抗首要害蟲找到“疫苗”

武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院雜交水稻全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室何光存教授課題組，在《自然》上發(fā)表的論文題目為《三蛋白互作自我調(diào)節(jié)寄主植物抗蟲性》，揭示了水稻抗褐飛虱分子機(jī)制。

褐飛虱是一種體長(zhǎng)僅三四毫米的小飛蟲，卻是我國(guó)和許多亞洲國(guó)家當(dāng)前水稻生產(chǎn)面臨的首要害蟲。它們吸食水稻韌皮部汁液、傳播病毒病并導(dǎo)致水稻大面積倒伏，每年造成一百多萬(wàn)噸糧食損失。而且褐飛虱已經(jīng)有了很強(qiáng)的抗藥性，又蟄伏在水稻基部，使用高空噴灑農(nóng)藥防治效果不佳。

30多年來(lái)，何光存一直在想辦法對(duì)付這種難纏的小蟲，培育更好的抗褐飛虱水稻品種。

何光存課題組研究發(fā)現(xiàn)，褐飛虱的唾液進(jìn)入水稻后，會(huì)讓水稻變得更脆弱，“就像螞蟥吸食人類的血液，會(huì)讓血液不易凝固一樣。”通過(guò)大量研究和實(shí)驗(yàn)，課題組發(fā)現(xiàn)這是因?yàn)楹诛w虱的唾液中含有一種蛋白，讓水稻失去反抗能力。

但是為什么有些水稻能夠起抗蟲反應(yīng)？何光存課題組搜集了3000多份野生稻和農(nóng)家品種，獲得了200多份高抗褐飛虱原始資料材料，成功克隆了第一個(gè)抗褐飛虱基因Bph14。何光存說(shuō)：“這個(gè)基因就像一個(gè)哨兵，發(fā)現(xiàn)褐飛虱唾液中的蛋白后，就會(huì)給水稻‘報(bào)警’，激活水稻的防御系統(tǒng)。”水稻識(shí)別危險(xiǎn)后可以產(chǎn)生多種不同的抗蟲反應(yīng)，使褐飛虱取食下降、生長(zhǎng)受阻、死亡率上升。

但是，問(wèn)題并沒有這么簡(jiǎn)單。研究人員發(fā)現(xiàn)，超量表達(dá)的BISP會(huì)持續(xù)激活抗性反應(yīng)，就像人體“免疫風(fēng)暴”一樣過(guò)度反應(yīng)，最終導(dǎo)致水稻的生長(zhǎng)發(fā)育受到嚴(yán)重影響，產(chǎn)量下降。何光存課題組接下來(lái)的工作，就是找到精細(xì)調(diào)控抗性水平的辦法，使植物生長(zhǎng)和抗性達(dá)到平衡。

功夫不負(fù)有心人。團(tuán)隊(duì)成員又發(fā)現(xiàn)了第三種蛋白，它可以造成BISP的自噬降解。“這種蛋白就好像打掃戰(zhàn)場(chǎng)的人，當(dāng)BISP完成使命，水稻已經(jīng)很好地抵御了褐飛虱的攻擊，它就要及時(shí)解除警報(bào)，讓水稻恢復(fù)正常生長(zhǎng)。”何光存通俗地解釋。

何光存教授團(tuán)隊(duì)首次闡明以上三種蛋白互作調(diào)控植物抗蟲反應(yīng)分子機(jī)制，提出了在不降低產(chǎn)量的前提下實(shí)現(xiàn)抗蟲育種的新策略，對(duì)水稻抗蟲高產(chǎn)育種具有重要意義。何光存說(shuō)：“就好像我們發(fā)現(xiàn)了一種天然‘疫苗’，它可以讓水稻很好地抵抗褐飛虱的攻擊，又不傷害到自己。知道了這個(gè)機(jī)理，就可以通過(guò)雜交的手段，讓更多水稻品種擁有‘打疫苗’的效果。”

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