昨天深夜 23:00

兩篇來自武漢大學(xué)的

Nature（《自然》）長文同時上線

(資料圖片僅供參考)

這是武漢大學(xué)建校 130 年來首次

也是湖北省首次

武大科研人用硬核科研實(shí)力

獻(xiàn)禮百卅校慶

精準(zhǔn)制造，挑戰(zhàn)不可能

付磊教授團(tuán)隊(duì)

Nature（《自然》）以長文（Article）形式發(fā)表了武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院、高等研究院付磊教授團(tuán)隊(duì)關(guān)于液態(tài)金屬的最新研究成果。論文題目為 "Liquid metal for high-entropy alloy nanoparticles synthesis"（《液態(tài)金屬用于高熵合金納米顆粒的合成》）。

武漢大學(xué)為第一署名單位。武漢大學(xué)付磊團(tuán)隊(duì)的博士研究生曹光輝、梁晶晶、楊柯娜以及南方科技大學(xué)郭增龍為共同第一作者。武漢大學(xué)教授付磊、曾夢琪、郭宇錚和南方科技大學(xué)副教授林君浩為共同通訊作者。武漢大學(xué)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(yōu)，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(jié)構(gòu)力學(xué)、能源轉(zhuǎn)換與存儲、醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。實(shí)現(xiàn)高熵合金的原子級精準(zhǔn)制造是其應(yīng)用的基礎(chǔ)。不同元素的物理化學(xué)性質(zhì)差異會限制元素間的均勻混溶，不僅理想的高熵態(tài)難以獲得，元素的選擇也備受限制。根據(jù)吉布斯函數(shù)（），高熵合金的合成通常依賴苛刻的高溫反應(yīng)條件（增大因子的貢獻(xiàn)）來克服原子間不混溶性，并通過淬火等方式保持高熵態(tài)。在溫和條件下實(shí)現(xiàn)高熵合金的多組元原子混溶有利于其可規(guī)?；?、可定制化的精準(zhǔn)制造，而這個目標(biāo)極具挑戰(zhàn)。

付磊團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，以" 混合焓 "（）為切入點(diǎn)，降低反應(yīng)吉布斯自由能變（），采用兼具負(fù)混合焓特性和流動性的液態(tài)金屬，實(shí)現(xiàn)了溫和條件下各類高熵合金體系的原子制造。液態(tài)金屬（如鎵）與大多數(shù)金屬間親和性好，混合焓為負(fù)值；且流動性良好，可加速傳質(zhì)，促進(jìn)元素的均勻分散和合金化反應(yīng)的進(jìn)行。由此，在液態(tài)金屬反應(yīng)體系中，可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)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(jìn)其在更多關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用。

▲液態(tài)金屬高熵合金原子制造示意圖

研究工作得到了多方支持：武漢大學(xué)電氣與自動化學(xué)院郭宇錚團(tuán)隊(duì)提供了分子動力學(xué)模擬支持；南方科技大學(xué)的林君浩團(tuán)隊(duì)利用球差校正高分辨透射電子顯微鏡對樣品進(jìn)行了表征。武漢大學(xué)陳勝利教授、劉澤教授，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)白一甲副教授和松山湖材料實(shí)驗(yàn)室馮燕朋副研究員等合作者在研究過程提供了支持。研究工作還得到了武漢大學(xué)公共測試平臺以及上海同步輻射光源的支持。

▲付磊教授科研團(tuán)隊(duì)

付磊團(tuán)隊(duì)長期致力于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域原子制造的研究（leifu.whu.edu.cn），發(fā)展了液態(tài)金屬反應(yīng)體系，實(shí)現(xiàn)了多類材料的原子制造。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06082-9

新機(jī)制新策略，培育 " 中國種 "

何光存教授課題組

武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院雜交水稻全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室何光存教授課題組在國際頂級期刊 Nature《自然》發(fā)表長文（article），揭示了水稻抗褐飛虱分子機(jī)制。

論文題為 "A tripartite rheostat controls self-regulated host plant resistance to insects"（《三蛋白互作自我調(diào)節(jié)寄主植物抗蟲性》）。本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(yīng)子 BISP，并揭示了 BISP-BPH14-OsNBR1 互作精細(xì)調(diào)控水稻抗蟲反應(yīng)的分子機(jī)制，對于培育高產(chǎn)、抗蟲水稻品種具有重要意義。

該項(xiàng)研究得到了多項(xiàng)基金的資助。武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后郭建平、博士生王卉穎和關(guān)偉為共同第一作者，何光存為通訊作者。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張啟發(fā)院士、武漢大學(xué)朱玉賢院士、美國加州大學(xué)河邊分校 Walling 教授及課題組成員參加了該項(xiàng)研究。

褐飛虱是水稻生產(chǎn)中發(fā)生面積最大、造成損失最重的害蟲，嚴(yán)重危害我國及世界水稻生產(chǎn)。培育抗蟲品種是最經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)境友好的防治害蟲的手段，但植物抗蟲的分子機(jī)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(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)，BISP 在褐飛虱唾液腺中高表達(dá)，褐飛虱取食時隨唾液分泌進(jìn)入水稻細(xì)胞。在感褐飛虱水稻中，BISP 靶向水稻細(xì)胞質(zhì)激酶 OsRLCK185，干擾其激酶活性，抑制水稻的基礎(chǔ)防御反應(yīng)，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(jìn)入細(xì)胞后立即與 BPH14 發(fā)生特異性結(jié)合而被識別，激發(fā)強(qiáng)烈的抗蟲反應(yīng)，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(diào)控水稻免疫反應(yīng)工作模式圖

在本研究中，當(dāng) Bph14 水稻中異位表達(dá) BISP（Bph14-Bisp 水稻）時，超量表達(dá)的 BISP 會持續(xù)激活 BPH14 介導(dǎo)的抗性反應(yīng)，Bph14-Bisp 水稻產(chǎn)生更強(qiáng)的抗蟲性。但與 Bph14 水稻相比，Bph14-Bisp 水稻的生長發(fā)育卻受到嚴(yán)重影響：植株變矮、抽穗期提前，產(chǎn)量下降。說明強(qiáng)抗性的持續(xù)激活不利于植物生長發(fā)育，抗性水平需要精細(xì)調(diào)控才能維持植物生長和抗性的平衡。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水稻細(xì)胞中同時表達(dá) BPH14 和 BISP 時，BPH14 能促進(jìn) BISP 與選擇性自噬受體 OsNBR1 互作，而 OsNBR1 則與 ATG8 結(jié)合介導(dǎo)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(fā)抗蟲反應(yīng)、三蛋白互作調(diào)控自噬清除 BISP的過程中具有至關(guān)重要的作用。害蟲取食時，抗蟲水稻產(chǎn)生的抗性作用使害蟲停止取食后，BPH14-BISP-NBR1 三蛋白互作系統(tǒng)能快速清除水稻細(xì)胞內(nèi)存留的 BISP，終止抗性反應(yīng)，使細(xì)胞盡快恢復(fù)生長。Bph14 水稻細(xì)胞內(nèi)的 BISP 水平在 6h 內(nèi)顯著降低，36h 被完全降解，抗蟲反應(yīng)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(yīng)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(xì)胞中的 BISP 及抗性水平，保持抗蟲性與生長發(fā)育之間的平衡。這一新機(jī)制的發(fā)現(xiàn)是植物抗蟲領(lǐng)域的重大進(jìn)展。

何光存教授團(tuán)隊(duì)首次闡明 BISP-BPH14-OsNBR1 三蛋白互作調(diào)控植物抗蟲反應(yīng)分子機(jī)制，提出了在不降低產(chǎn)量的前提下實(shí)現(xiàn)抗蟲育種的新策略，對水稻抗蟲高產(chǎn)育種具有重要意義。