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付磊教授（右）介紹研究成果 攝影：楚天都市報極目新聞記者柯稱

(相關資料圖)

何光存教授在講解水稻抗蟲的機理

□楚天都市報極目新聞記者 柯稱 馬浩然 通訊員 吳江龍 武柳青 邢知博 實習生 陸宇慧

6月14日深夜，兩篇來自武漢大學的Nature（《自然》）長文同時上線。這是該校首次在國際頂級期刊上同期收獲“雙黃蛋”，也是湖北高校首次。“看起來是偶然，實際上是必然。”武漢大學校長張平文院士表示，高水平研究成果多了，同期發表的概率自然會加大。6月15日，極目新聞記者采訪了兩篇論文的研究團隊核心成員。

找到新型合金的“萬能黏合劑”

武漢大學化學與分子科學學院、高等研究院付磊教授團隊，在《自然》上發表的論文題目為《液態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為青銅。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，最后拼成一個堅固且多功能的高樓大廈。”

高熵合金被認為是未來可以用于航空航天等特殊需求的新型合金，有很多傳統合金不具備的優點。以往科學家通常通過超高溫熔化，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分離開。

多年來，科學家都在尋找辦法，保持新型合金的高熵態，如瞬時冷卻等。但付磊團隊另辟蹊徑，采用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。付磊說：“大部分元素不易穩定混溶，就像一群人互相不待見，怎么辦？我們的方法是找到一個‘社牛’，跟誰都能合得來，可以把一群人團結在一起。而我們發現液態金屬‘鎵’就是這么一個‘社牛’。”

論文共同通訊作者之一、付磊團隊的90后博導曾夢琪說，鎵就像是一個“萬能黏合劑”，可以讓絕大多數元素都組合起來。而且鎵的熔點只有29.76℃，又不像汞（水銀）那樣具有毒性，所以非常適合用于將來高熵合金的大規模量產。

基于這一發現，曾夢琪暢想，未來高熵合金的應用領域將呈幾何式增長，除了航空航天、軍事等領域，人們生活中需要高強度材料的假牙、血管支架等都可以用到。

“正因為這可能是一項里程碑式的發現，所以《自然》審稿極其嚴苛。”付磊說，兩年前團隊就進行了投稿，第一輪三名審稿人覺得很“不可思議”，后來第二輪和第三輪一共又新找了三名審稿人。“整個過程太難了，我們甚至都想過放棄。”付磊說。

“原子組成我們的世界，而我們的研究能夠實現原子級的精準制造，也就是說未來的3D原子打印真的可以打印萬物。”付磊對未來充滿期望。

為水稻抗首要害蟲找到“疫苗”

武漢大學生命科學學院雜交水稻全國重點實驗室何光存教授課題組，在《自然》上發表的論文題目為《三蛋白互作自我調節寄主植物抗蟲性》，揭示了水稻抗褐飛虱分子機制。

褐飛虱是一種體長僅三四毫米的小飛蟲，卻是我國和許多亞洲國家當前水稻生產面臨的首要害蟲。它們吸食水稻韌皮部汁液、傳播病毒病并導致水稻大面積倒伏，每年造成一百多萬噸糧食損失。而且褐飛虱已經有了很強的抗藥性，又蟄伏在水稻基部，使用高空噴灑農藥防治效果不佳。

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

何光存課題組研究發現，褐飛虱的唾液進入水稻后，會讓水稻變得更脆弱，“就像螞蟥吸食人類的血液，會讓血液不易凝固一樣。”通過大量研究和實驗，課題組發現這是因為褐飛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？何光存課題組搜集了3000多份野生稻和農家品種，獲得了200多份高抗褐飛虱原始資料材料，成功克隆了第一個抗褐飛虱基因Bph14。何光存說：“這個基因就像一個哨兵，發現褐飛虱唾液中的蛋白后，就會給水稻‘報警’，激活水稻的防御系統。”水稻識別危險后可以產生多種不同的抗蟲反應，使褐飛虱取食下降、生長受阻、死亡率上升。

但是，問題并沒有這么簡單。研究人員發現，超量表達的BISP會持續激活抗性反應，就像人體“免疫風暴”一樣過度反應，最終導致水稻的生長發育受到嚴重影響，產量下降。何光存課題組接下來的工作，就是找到精細調控抗性水平的辦法，使植物生長和抗性達到平衡。

功夫不負有心人。團隊成員又發現了第三種蛋白，它可以造成BISP的自噬降解。“這種蛋白就好像打掃戰場的人，當BISP完成使命，水稻已經很好地抵御了褐飛虱的攻擊，它就要及時解除警報，讓水稻恢復正常生長。”何光存通俗地解釋。

何光存教授團隊首次闡明以上三種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。何光存說：“就好像我們發現了一種天然‘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。知道了這個機理，就可以通過雜交的手段，讓更多水稻品種擁有‘打疫苗’的效果。”

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