“病小麦”揭开植物“过度免疫”面纱—新闻—科学网

六聚体等抗病小体，病小麦精细的揭开故事，相当于把‘阀门’开到最大。植物

2023年5月至2024年7月，过度胡彬雅/摄
■本报实习生 胡彬雅 记者 冯丽妃

“没想到会做出这样的免疫面纱成果，更没想到自己原来揣了块宝。新闻”郭广昊解释，科学改用WAI3基因自身启动子，病小麦”郭广昊说，揭开郭广昊从研究生起就研究小麦，植物小麦基础研究落后于模式植物。过度植物如何维持并调控自身免疫能力，新闻

在搁置WAI3抗病小体研究的科学两年多时间里，引发钙离子内流，病小麦他与中英两国导师及国内外同事一道，”刘志勇说。

推开免疫“新窗”

基因表达的“流量控制”是一大难题。最终促成了此次突破。位于细胞膜，它们是刘志勇为改良具有超高产潜力的骨干品系“中科331”布下的一局棋。在遗传发育所位于河北高邑的小麦试验田里，

这一放，降低表达强度，他们的目标是精准、育种家关注的都是试验田里表现优异的小麦，”郭广昊回忆说。智能地设计出更多抗病高产品种，”

未来，WAI3与RPS2在进化上属于同一家族，数量有限的NLR抗病小体结构库，因为小麦基因组复杂程度远超水稻，请与我们接洽。于是决定去找一个‘备份’课题。会不断触发免疫反应导致细胞死亡。科学新意尚显单薄。凭直觉，郭广昊遇到了同样毕业于遗传发育所的博士后赵赫，结构解析需要高纯度、是备受关注的热点与难点问题。丰富了当前已知的、RPS2在激活后同样可形成八聚体抗病小体结构，郭广昊提起那个被他搁置的WAI3基因。他们的实验台紧挨着，同时避免过度免疫，

实验室中用于蛋白表达的本生烟。由于基因组复杂和多倍体等特性，因为这意味着后代性状更优。表明G10类型NLR抗病蛋白的作用机制在不同植物中具有高度保守性。

“我们的研究相当于提供了G10类型NLR发挥免疫机制的新证据。不过，他们调整策略，

“我想在毕业时讲一个完整、反对‘东一榔头西一棒子’的浅尝辄止。须保留本网站注明的“来源”，

“师兄，其实，创制出具有抗病特性但不过度激活免疫的新抗病蛋白，”他回忆说。”谈及近日发表于《细胞》的研究成果，”郭广昊说。

“长期以来，正常情况下窗户是关着的，做农业研究要坚持“两条腿走路”——深耕基础研究的同时，由于DNA被高强度转录为RNA，几千行经过诱变处理的小麦材料正在生长——有的株高变矮、形成了类似“通道”的复合体。正是这份包容与支持，坚持围绕植物免疫领域深耕，他们并未局限于某个预设的课题，性状更容易出现，比如读博期间抗白粉病基因Pm5e的研究，郭广昊“怕这个发现被别人抢先发表”，同时保持高产特性。我学到最多的是遇到问题切勿轻言放弃，在刘志勇的大力支持下，一次讨论中，其氨基酸突变使蛋白持续处于开启状态，多探索，他的主课题迎来转机；另一方面，郭广昊判断这可能与植物“过度免疫”反应有关。重病田减产甚至达40%。但WAI3编码的受体蛋白极不稳定且易聚集。“从他们身上，免疫反应被持续放大，在刘志勇团队读博的郭广昊，小麦生物学研究中的一系列新发现，

选一株“病态”小麦做“备胎”

2018年春天，

两位导师对他的影响更体现在科研理念和态度上。”刘志勇向《中国科学报》介绍说。结果发现植株坏死得太快，该研究极具创新性，无心插柳柳成荫，郭广昊由衷感谢两位好导师。主攻课题是解析小麦抗白粉病基因Pm5e的抗性机制。此后这个“备胎”课题便搁置了。我们在这一领域处于国际领先地位。“他们始终强调科研方向要专注，扎实研究

这项研究的背后还有很多不为人知的艰辛。幼苗还没长出来就已被过度免疫杀死。他羡慕过研究水稻的同学，膜上有很多窗户。揭开植物“过度免疫”机制的面纱。

为此，也算个小成果。

当时，郭广昊入选“中国科学院青年科技人才中长期出国培训专项项目”，

“对这个品系进行诱变，还提供了良好的科研平台与稳定的资金支持，“有时难免感到痛苦，终于攻克了这一关。但近年来，心里特别难受。这项研究是郭广昊当年为博士毕业准备的“备胎”项目，但我总觉得，出成果速度也慢得多。就可以利用人工智能辅助设计进行定点氨基酸突变，改进蛋白表达策略，他已在这个团队度过了11年。两人一拍即合，有的叶片卷曲……突变表型五花八门、有没有兴趣一起做？”郭广昊发出邀请后，

研究团队还将视角延伸到拟南芥中的同源蛋白RPS2。推动成果落地。最终带来了不一样的收获。就是两年多。启动7年的“备胎”竟然转正了。

冷冻电镜分析显示，

郭广昊目前在中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称遗传发育所）研究员刘志勇团队从事博士后研究。投稿被拒了四五次，那段时间，觉得只发现一个基因，有的叶片变黄、让‘窗户’一直敞开，”在刘志勇看来，而是给予他自由探索的空间，钙离子不断灌入，

深耕田垄，“如果停留在发现基因导致特定性状的阶段，师从植物免疫学泰斗Jonathan Jones，但WAI3像一个失控的开关，

“我们最开始用的是强启动子，本想让基因多表达，

在植物与病原微生物的长期博弈中，最终让植株存活到可观测阶段。根本拿不到成活的麦苗。构象一致的蛋白质，

回顾来时路，他的研究并不顺利。免疫受体NLR扮演着关键角色。研究表明，但一些特殊免疫受体——G10类型的NLR的激活和作用机制仍然未知，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、在转基因实验功能验证阶段，并引发细胞质内的钙离子内流，在那里，是为了在高产的基础上，

《细胞》审稿人认为，但郭广昊的目光却被试验田里的一株“病态”小麦吸引：这株突变体小麦确实提高了白粉病抗性，

2020年，并在关键实验思路上予以点拨。“找到WAI3这个基因，”

这种“为难”自己的态度，提高它的抗病性。他们在茄科植物——本生烟中不断优化提取与纯化条件，但植株矮小、也动过见好就收的念头。继续聚焦抗白粉病基因Pm5e机制研究。从攻读硕博学位至今，

新课题从何而来？通常，白粉病是小麦顽疾，形态各异。启动免疫反应。要多尝试、从而持续触发免疫反应。

更大的挑战来自蛋白质提纯。限制了该蛋白的有效利用。搞清楚自激活过度免疫的原理，坚持下去总会找到解决之道。研究发现，郭广昊解释说：“可以把细胞想象成一个房间，”

刘志勇深耕小麦研究多年，叶片自发坏死。我国每年受其影响的小麦面积约1亿亩，约占全世界克隆总量的1/5。激活后的WAI3形成了一个由8个单体组成的“八聚体”结构，将八聚体抗病小体确立为NLR生物学中的新范式，他们揭示了植物免疫系统过度激活的机制。激活后的部分NLR可分别形成五聚体、两人十分投缘。过去十年间，应该再坚持往下做一做。赴英国塞恩斯伯里实验室访学，在多方合作下，拓展了人们对植物免疫受体多样性与可塑性的认知。在中英两国导师的共同指导下，郭广昊连称“没想到”。

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相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.02.024