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梁文星:揪出植物病害“元凶”

2017年11月06日08:35    来源:科技日报

近日,青岛农业大学的一项植物病理学项目获本年度国家自然科学基金优秀青年科学基金立项资助。全国优秀青年科学基金项目共立项399项,申请成功率仅约8.2%,此次入选可用“千军万马过独木桥”来形容。

这个项目的“大家长”是该校植物医学学院教授梁文星。短短三年间,他接连在国际顶级期刊《分子细胞(Molecular Cell)》发表两篇论文,而这只是成绩单的一角而已。

“天生的使命感”

近年来,由于环境污染等因素使植物病害问题日益显著,严重影响农作物产量,威胁粮食安全。据统计,当前植物病害造成全球粮食和其他作物减产近20%。

尽管现有一些合成农药防治植物病害效果很好,但也给环境带来很大安全隐患,因此迫切需要绿色环保手段防治植物病害。

这是植物学界的期待,也是梁文星的心声。“我在农村长大,关注农作物生产、农民收入,有一种天生的使命感。”他说。

2014年5月,梁文星以泰山学者海外特聘专家的身份受聘于母校青岛农业大学,筹建了分子植物病理学与蛋白质科学研究中心,搭建起自己的团队和实验室。

凭借多年从事蛋白乙酰化修饰研究的工作基础和扎实的知识积累,梁文星带领团队确定了病原菌与植物中蛋白乙酰化修饰的机理与意义这一研究方向,试图探索其在生物抗逆反应中的作用,从而在此基础上防治植物病害,提高作物产量。

解密乙酰化修饰

什么是乙酰化修饰?

梁文星介绍,包括组蛋白以及非组蛋白的乙酰化修饰,它们都是一种普遍存在、可逆且高度调控的蛋白质翻译后修饰方式。蛋白乙酰化在微生物中广泛存在,但学界的相关研究却很少。

2016年,梁文星团队与美国迈阿密大学合作,运用蛋白质组学方法,首次发现了蛋白乙酰化修饰能够影响核酸酶活性,进而调控底物RNA的水平以及细胞的抗逆反应,即生物可以通过核酸酶来实现细胞的自动调节。

梁文星说,由于第501位赖氨酸位于RNaseⅡ的催化活性中心,这一修饰能降低RNaseⅡ结合底物的能力并最终影响该酶的活性。当细胞遭遇如营养胁迫等逆境后,RNaseⅡ的乙酰化水平会升高,从而使生物能更好地适应不同的生长环境。

该研究发表在国际著名期刊《核酸研究》上,杂志主编巴里·斯托达德(Barry Stoddard)认为,这一成果使人们对RNA酶调控的认识又向前迈进了一大步。

从番茄开始

从乙酰化修饰出发,梁文星团队找到的突破点是番茄病害防治研究,团队也因此得名——“番茄战队”。

“选择番茄为研究对象,是因为它‘全球第一大蔬菜’的‘身份’,”梁文星介绍,“简单讲,现阶段就是做番茄病害防治研究,同时响应国家‘减肥减药’号召,试图从病原菌角度开发新型农药。”

梁文星说,该研究以番茄—灰霉菌/枯萎菌等为对象,通过蛋白质组学方法鉴定与番茄抗病反应以及病原菌致病性密切相关的乙酰化蛋白。在此基础上阐明植物—病原菌相互作用的分子机制,解析乙酰化修饰的生物学意义,从而通过设计特异性高、低毒的小分子药物或者运用转基因手段控制植物病害的发生,最终为提高作物产量奠定分子基础。

“如果能在番茄上获得成功,团队会及时将研究成果向其他蔬果和农作物推广。”梁文星对此充满信心。

“做科研,失败的次数远超过成功的次数。”他说,如果把科研整个过程看作100%,其中约80%是失败,剩下20%是成功。他最享受的是那20%带来的欣喜若狂,这也正是梁文星坚持的动力。(通讯员 薛春燕 周维维 记者 王建高)

(责编:沈王一、闫妍)

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