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，這是武漢大學建校以來第一次，也是湖北省高校首次。

武漢大學化學與分子科學學院、高等研究院付磊團隊的論文題為“Liquid　metal　for　high－entropy　alloy　nanoparticles　synthesis”（液態金屬用于高熵合金納米顆粒的合成），研究一種特殊的液態金屬，可實現溫和條件下多種高熵合金體系的原子制造。武漢大學為第一署名單位。武漢大學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郭增龍為共同第一作者。武漢大學教授付磊、曾夢琪、郭宇錚和南方科技大學副教授林君浩為共同通訊作者。武漢大學碩士研究生汪匯流，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，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，在極端條件下結構力學、能源轉換與存儲、醫療器械等領域具有重要的應用前景。實現高熵合金的原子級精準制造是其應用的基礎。不同元素的物理化學性質差異會限制元素間的均勻混溶，不僅理想的高熵態難以獲得，元素的選擇也備受限制。根據吉布斯函數（

(資料圖)

），高熵合金的合成通常依賴苛刻的高溫反應條件（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。在溫和條件下實現高熵合金的多組元原子混溶有利于其可規?；?、可定制化的精準制造，而這個目標極具挑戰。付磊團隊獨辟蹊徑，以“混合焓”（

）為切入點，降低反應吉布斯自由能變（

），采用兼具負混合焓特性和流動性的液態金屬，實現了溫和條件下各類高熵合金體系的原子制造。液態金屬（如鎵）與大多數金屬間親和性好，混合焓為負值；且流動性良好，可加速傳質，促進元素的均勻分散和合金化反應的進行。由此，在液態金屬反應體系中，可在溫和條件下實現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鍵領域的應用。

▲液態金屬高熵合金原子制造示意圖

付磊團隊長期致力于物質科學領域原子制造的研究（leifu．whu．edu．cn），發展了液態金屬反應體系，實現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

武漢大學生命科學學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”（《三蛋白互作自我調節寄主植物抗蟲性》）。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子BISP，并揭示了BISP－BPH14－OsNBR1互作精細調控水稻抗蟲反應的分子機制，對于培育高產、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。武漢大學生命科學學院博士后郭建平、博士生王卉穎和關偉為共同第一作者，何光存為通訊作者。華中農業大學張啟發院士、武漢大學朱玉賢院士、美國加州大學河邊分校Walling教授及課題組成員參加了該項研究。

褐飛虱是水稻生產中發生面積最大、造成損失最重的害蟲，嚴重危害我國及世界水稻生產。培育抗蟲品種是最經濟、有效、環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。研究發現，BISP在褐飛虱唾液腺中高表達，褐飛虱取食時隨唾液分泌進入水稻細胞。在感褐飛虱水稻中，BISP靶向水稻細胞質激酶OsRLCK185，干擾其激酶活性，抑制水稻的基礎防御反應，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進入細胞后立即與BPH14發生特異性結合而被識別，激發強烈的抗蟲反應，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調控水稻免疫反應工作模式圖在本研究中，當Bph14水稻中異位表達BISP（Bph14－Bisp水稻）時，超量表達的BISP會持續激活BPH14介導的抗性反應，Bph14－Bisp水稻產生更強的抗蟲性。但與Bph14水稻相比，Bph14－Bisp水稻的生長發育卻受到嚴重影響：植株變矮、抽穗期提前，產量下降。說明強抗性的持續激活不利于植物生長發育，抗性水平需要精細調控才能維持植物生長和抗性的平衡。進一步研究發現，當水稻細胞中同時表達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結合介導了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激發抗蟲反應、三蛋白互作調控自噬清除BISP的過程中具有至關重要的作用。害蟲取食時，抗蟲水稻產生的抗性作用使害蟲停止取食后，BPH14－BISP－NBR1三蛋白互作系統能快速清除水稻細胞內存留的BISP，終止抗性反應，使細胞盡快恢復生長。Bph14水稻細胞內的BISP水平在6h內顯著降低，36h被完全降解，抗蟲反應隨之減弱直至終止。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，有效控制水稻細胞中的BISP及抗性水平，保持抗蟲性與生長發育之間的平衡。這一新機制的發現是植物抗蟲領域的重大進展。何光存教授團隊首次闡明BISP－BPH14－OsNBR1三蛋白互作調控植物抗蟲反應分子機制，提出了在不降低產量的前提下實現抗蟲育種的新策略，對水稻抗蟲高產育種具有重要意義。

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