梁文星：把脈植物病理學(xué)

肖貞林

專家簡(jiǎn)介：

梁文星，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，“泰山學(xué)者海外特聘專家”。2009年在中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所獲得遺傳學(xué)博士學(xué)位。2009～2013年在美國(guó)邁阿密大學(xué)先后做博士后與副研究員。2013年9月回國(guó)，作為海外優(yōu)秀人才進(jìn)入青島農(nóng)業(yè)大學(xué)。

主持或者參加國(guó)家自然科學(xué)基金、“973”等多個(gè)科研項(xiàng)目，發(fā)表研究論文20余篇，其中SCI論文12篇。以第一作者在Molecular Cell、Journal of Biological Chemistry以及Cell Research等國(guó)際著名雜志上發(fā)表論文9篇，累計(jì)影響影子大于60。受邀請(qǐng)擔(dān)任多個(gè)SCI雜志以及中文核心期刊的編輯與審稿人。

從炎帝、黃帝時(shí)期起，中國(guó)就出現(xiàn)了種植耕作等農(nóng)業(yè)活動(dòng)?！懊褚允碁樘臁保О倌陙?lái)，中國(guó)更是以農(nóng)作物養(yǎng)育著數(shù)十億人口。近年來(lái)，隨著氣候、土壤、水質(zhì)的變化以及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來(lái)的負(fù)面影響，植物病害出現(xiàn)的幾率越來(lái)越大，病害的發(fā)生嚴(yán)重影響著農(nóng)作物的產(chǎn)量和農(nóng)民的收入。“中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，卻在植物病害控制這一領(lǐng)域有太多的空白?！弊鳛橐幻芯坎≡虏C(jī)理以及植物抗病機(jī)理的科學(xué)家，梁文星表達(dá)了自己的擔(dān)憂。

2013年，梁文星作為山東省海外高層次創(chuàng)新人才被引進(jìn)到青島農(nóng)業(yè)大學(xué)。海外歸來(lái)的他，站在學(xué)科國(guó)際前沿，開(kāi)始進(jìn)一步研究病原菌與植物中蛋白乙?；揎椀臋C(jī)理與意義，試圖探索其在生物抗逆反應(yīng)中的作用，并且在此基礎(chǔ)上防治植物病害，提高作物產(chǎn)量，解決困擾中國(guó)農(nóng)業(yè)的病害問(wèn)題。

乙?；揎棧褐参锊『刂频年P(guān)鍵

細(xì)菌性青枯病是由青枯雷爾氏菌引起的一種毀滅性的土傳病害，它廣泛分部于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)，所危害的宿主植物超過(guò)50個(gè)科400多種植物，包括番茄、茄子、辣椒、煙草、馬鈴薯、花生等重要農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物以及桑樹(shù)等樹(shù)木，是危害最大、分布最廣、造成損失最重的植物病害之一。

在此之前，青枯病的防治主要通過(guò)農(nóng)業(yè)措施、化學(xué)藥劑以及生物防治等，但效果并不理想，也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了降低青枯病帶來(lái)的危害，為防治植物病害提供更好的策略，梁文星試圖以青枯雷爾氏菌和番茄為材料，研究乙?；揎椩诓≡闹虏⌒砸约爸参锟共》磻?yīng)中的作用。

何為乙?；揎?？梁文星介紹說(shuō)，包括組蛋白以及非組蛋白的乙?；揎?，都是一種普遍存在、可逆而且高度調(diào)控的蛋白質(zhì)翻譯后修飾方式。蛋白乙酰化在微生物中廣泛存在，但在植物病原菌中的研究卻很少。國(guó)際相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者Rasset等發(fā)現(xiàn)，青枯雷爾氏菌的效應(yīng)子PopP2具有乙酰基轉(zhuǎn)移酶的活性，其酶活性的喪失會(huì)改變病原菌侵染植物的能力。Lee等報(bào)道，丁香假單胞桿菌三型分泌系統(tǒng)效應(yīng)子HopZ1a是一種乙酰基轉(zhuǎn)移酶，對(duì)于侵染植物至關(guān)重要，其活性位點(diǎn)的突變會(huì)影響HopZ1a破壞擬南芥的微管、阻礙分泌系統(tǒng)以及抑制細(xì)胞壁介導(dǎo)的植物抗病性的能力。Wu等以引起梨火疫病的解淀粉歐文氏菌為研究材料，鑒定到了96個(gè)乙酰化的蛋白，并且發(fā)現(xiàn)部分蛋白與病原菌的致病性密切相關(guān)。這些研究結(jié)果都表明，蛋白乙?；揎椩诓≡闹虏∵^(guò)程中起關(guān)鍵作用。

植物中乙?；芯康臍v史非常短。2011年，相關(guān)學(xué)者通過(guò)質(zhì)譜學(xué)的方法在擬南芥中分別鑒定到了74個(gè)和57個(gè)乙?；牡鞍?，這些蛋白定位于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜、葉綠體以及線粒體等細(xì)胞器，參與了光合作用、中心代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、發(fā)育、抗逆反應(yīng)等過(guò)程。之后，人們陸續(xù)測(cè)定了馬鈴薯、大豆、豌豆、葡萄以及水稻等植物的乙?；鞍踪|(zhì)組，并且日益認(rèn)識(shí)到該修飾的重要性。Melo-Braga等發(fā)現(xiàn)葡萄受到葡萄小卷葉蛾的侵害后，20個(gè)蛋白的乙?；l(fā)生了改變，其中包括病程相關(guān)蛋白。但是到目前為止，關(guān)于乙?；揎椩谥参锟共》磻?yīng)中的作用還沒(méi)有報(bào)道。

控制植物病害，提高作物產(chǎn)量

梁文星長(zhǎng)期從事蛋白乙?；揎椦芯浚谝阴；揎椀臋C(jī)理和生物學(xué)意義以及乙?；D(zhuǎn)移酶/去乙?；傅姆蛛x鑒定等研究方面具有雄厚的工作基礎(chǔ)和扎實(shí)的知識(shí)積累，他在國(guó)際上首次報(bào)道乙?；揎椖軌蛘{(diào)控原核生物蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性以及細(xì)菌的抗逆反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)乙酰化修飾與病原菌的致病性密切相關(guān)，揭示了RNA代謝在植物和細(xì)菌對(duì)逆境抗性反應(yīng)中的作用。

目前，梁文星帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)該項(xiàng)目研究，按照他的思路，首先帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)測(cè)定丁香假單胞桿菌乙酰化蛋白質(zhì)組；通過(guò)質(zhì)譜分析測(cè)定模式菌丁香假單胞桿菌的乙?；鞍踪|(zhì)組，生物信息學(xué)分析顯示一些與致病性相關(guān)的蛋白以及與活性氧調(diào)控相關(guān)的蛋白存在乙?；揎?，表明了蛋白乙酰化修飾在病原菌的致病性中起重要作用。這一研究成果是下一步測(cè)定青枯雷爾氏菌以及番茄的乙?；鞍踪|(zhì)組、鑒定與病原菌致病性以及植物抗病性相關(guān)的乙?；鞍椎那疤釛l件。

梁文星希望，自己和科研團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究能順利進(jìn)行。這將有助于闡明植物—病原菌相互作用的分子機(jī)制，揭示蛋白乙?；揎椩诓≡秩疽约爸参锟剐苑磻?yīng)中的作用；為人們通過(guò)設(shè)計(jì)藥物或者通過(guò)轉(zhuǎn)基因手段控制植物病害的發(fā)生以及最終提高作物產(chǎn)量奠定分子基礎(chǔ)。與此同時(shí)，將乙酰化修飾應(yīng)用于植物病理學(xué)的研究，也有助于進(jìn)一步拓展乙酰化修飾的生物學(xué)意義。最為重要的是，鑒定番茄—青枯雷爾氏菌互作中的重要乙?；鞍滓约耙阴；D(zhuǎn)移酶/去乙?；福瑢⒂兄谠O(shè)計(jì)特異性高、低毒的小分子藥物或者利用轉(zhuǎn)基因育種來(lái)控制病害的發(fā)生，為防治植物病害提供新策略。

母校情節(jié)

2009年開(kāi)始，梁文星在美國(guó)邁阿密大學(xué)開(kāi)始了為期5年的博士后、工作生涯。這段時(shí)期，梁文星接觸到國(guó)際前沿思想，并在研究中日漸成熟。2013年9月，梁文星回到母校青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，“選擇回國(guó)是基于中國(guó)國(guó)情，中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食受到重視，我所研究的致病抗病機(jī)理就有一個(gè)更好的發(fā)展平臺(tái)；選擇回到青島農(nóng)業(yè)大學(xué)是因?yàn)樗俏业哪感＃瑢W(xué)校也非常支持我的科研工作?！?/p>

在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，他是第二個(gè)全職的海外學(xué)者，學(xué)校人事處、科技處、學(xué)院對(duì)他回國(guó)后的科研工作非常重視，學(xué)校為他建立了全校最好的實(shí)驗(yàn)室，也配備了實(shí)驗(yàn)需要的常規(guī)儀器。在人才招聘方面更是“開(kāi)綠燈”，學(xué)校從農(nóng)學(xué)與植物保護(hù)院、生命科學(xué)學(xué)院選拔出了8名優(yōu)秀的年輕老師加入梁文星的科研團(tuán)隊(duì)。梁文星說(shuō)：“非常感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我的科研項(xiàng)目的支持，我也會(huì)利用學(xué)校提供的資源和平臺(tái)，建設(shè)出國(guó)內(nèi)一流的科研團(tuán)隊(duì)?！?/p>

目前，在梁文星的實(shí)驗(yàn)室里發(fā)現(xiàn)了一種新的化合物。這種化合物對(duì)植物病原菌有很好的抑制作用，可以從根源上解決植物生病的問(wèn)題，不僅排除了植物因生病帶來(lái)的減產(chǎn)，而且能避免農(nóng)藥殘留帶來(lái)的環(huán)境污染，綠色環(huán)保。他們正在進(jìn)一步研究這種化合物，試圖在深層次了解新化合物的基礎(chǔ)上申請(qǐng)專利，推廣這種化合物。

身為“海歸”的他，在國(guó)內(nèi)外的科研理念方面有了更多的話語(yǔ)權(quán)。在美國(guó)的5年里，他深諳國(guó)外病原菌的研究狀態(tài)，也領(lǐng)略了國(guó)際前沿的科研理念。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，梁文星說(shuō)：“在國(guó)外，我更多從事與醫(yī)學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)研究，研究如何控制人類的病原菌?；貒?guó)后，我試圖利用國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，將美國(guó)醫(yī)學(xué)方面的研究轉(zhuǎn)移到中國(guó)農(nóng)業(yè)方面。”國(guó)內(nèi)外植物、微生物的差距究竟有多大？梁文星表示，比起十年前，中國(guó)與國(guó)外的科技差距正在逐漸縮小，這在一定程度上得益于海外優(yōu)秀人才的引進(jìn)?！把芯恐参飳W(xué)方面的國(guó)際頂尖人才鄧興旺、朱健康等的回來(lái)，也引起了科學(xué)家回國(guó)的熱潮。海外科學(xué)家將先進(jìn)的科研理念帶回中國(guó)，同時(shí)也增進(jìn)了國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)交流?！?/p>

帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)跋涉在科研道路上，梁文星現(xiàn)在也在培養(yǎng)研究生，在人才培養(yǎng)方面頗有心得?！霸诮虒W(xué)的過(guò)程中，老師需要通過(guò)鼓勵(lì)來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，幫助學(xué)生建立起做科研的自信心?！彼岬?，在這一方面，國(guó)外做得更好，國(guó)內(nèi)需要借鑒。在與學(xué)生的相處中，梁文星一貫堅(jiān)持平等的觀念，“老師對(duì)待學(xué)生，科研上應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格管理，交往中應(yīng)當(dāng)平等友好”，也會(huì)注重“因人而異，因材施教”，這些都會(huì)有利于創(chuàng)造良好的科研氛圍。