王月池

北京时间2024年11月8日凌晨，位于上海的中国科学院分子植物科学卓越创新中心（简称中心）在我国植物研究领域创下新纪录——同一单位不同团队的两项重要科研成果，以“背靠背”形式在线发布于国际权威学术期刊《科学》。

两个团队各自独立发现了一个免疫小分子促进蛋白复合体形成，分别调控水稻和拟南芥的免疫反应，为农作物病害防控提供了重要的理论基础和新的育种目标。

什么是“背靠背”？这两项重要的科研成果背后有何故事与启发？解放日报·上观新闻记者采访了两个科研团队。

【“看到20亩水稻田只觉得恐怖”】

从2010年到2015年，中心研究员何祖华院士团队比较“沉寂”——没发什么大文章，但他也不着急，在上海郊区和海南岛忙着种水稻。相比其他模式研究植物，水稻生长周期长、性状复杂，研究起来比较困难。田间地头，因为头戴草帽、脚蹬雨鞋的打扮，何祖华常被误认为是当地农民。

何祖华(左一）和学生在水稻田

此间，何祖华与合作者发现了一个水稻免疫抑制基因ROD1，这个基因突变可显著提高水稻对稻瘟病、白叶枯病和纹枯病的抗性，然而对ROD1抑制免疫激活的信号网络尚不清楚。

如今已是复旦大学独立课题组长的高明君，那时还在何祖华团队攻读博士：“我第一次在海南看到20亩的水稻田时，只觉得恐怖，这么大面积怎么去做筛选？是何老师亲自带着我和另一个师妹，大海捞针般把20亩水稻全部筛选了一遍又一遍。”

论文共同第一作者合影

正是经过这样的大规模田间表型筛选，研究团队共获得18个ROD1抑制子株系。

“通过对这18个抑制子株系的分析研究，我们首次从水稻中发现了一个新的细胞免疫感受器，它就像一个警戒的哨兵，当病原菌侵染的时候，它会产生一个免疫小分子pRib-AMP。这个小分子相当于一个粘合剂，把原来分散各处的零件粘合成一个大‘武器’，也就是一个免疫复合体，从而抵抗多种病原菌的侵染。”浙江大学邓一文教授说，他曾经是何祖华课题组的一员。

【“背靠背”的三种情况】

无独有偶。

中心研究员万里团队在模式植物拟南芥中，发现了另外一个小分子2’cADPR作为前体在植物体内可以转化生成pRib-AMP。 2’cADPR也能激活免疫复合体，提高植物的抗病性，并有望开发成为激活农作物广谱抗病性的新型“生物农药”。

万里（右二）和论文共同第一作者合影

一般而言，在科研领域有三种情况可视为“背靠背”发表论文：同一团队向同一期刊投稿并发表多篇关联性论文；不同团队在互不知晓对方研究情况下向同一期刊投稿，经期刊编辑同时刊登；不同团队各自独立完成关联性研究，经过交流相约一起投稿并发表在同一期刊。

此次，中国科学院分子植物科学卓越创新中心的“背靠背”正属于第三种情况。

【合力求解重大科学问题】

有意思的是，中心博士研究生徐炜莹是这两篇“背靠背”论文的共同第一作者。在中心研究员张余和万里指导下，她用两年多时间分别解析了来自水稻和拟南芥的免疫复合体结构。

“结构生物学有其自身的魅力，它能够从原子层面直观地解释一些生命活动和现象。此外，对于未来农业的应用也有非常大的潜力。比如育种，可以利用结构生物学信息，对一些影响农作物性状的基因进行精准设计改造。”张余说。

此次“背靠背”研究融合了中心不同研究组的优势力量——何祖华是水稻抗病领域领军人才，万里一直深耕植物分子免疫学，张余在国际结构生物学领域崭露头角。

正是有了交叉融合，才能合力求解重大科学问题。

“我一直从事基础研究，这次在拟南芥中发现可转化为免疫小分子的一类前体，有望开发成为新型生物农药，从而有效替代化学农药，减少对生态环境的负面影响，我还是很兴奋的。基础研究真的能够指导现实应用，这也让我坚定决心把基础研究做下去。”万里说。

邓一文说：“我们此次还发现了两个基因可以作为抗病育种靶标，以培育广谱水稻抗病新品种。植物很聪明，它的进化非常神奇，让人难以想象。这也激励着我们，未来有更多有趣的问题需要我们去解答和求证。”

图片来源：受访单位

来源：作者：黄海华