同日投稿、同日发表,中外两支团队互相成就两篇重磅成果!

内容摘要“平常也就一两杯,补实验的那大半年,一天能喝5杯。8个月喝了两公斤多速溶黑咖啡,不然提不起精神。”陆平有些腼腆地说道。?有趣的是,在这项研究过程中,刘志勇团队与沙特阿卜杜拉国王大学教授Brande Wulff团队一起研讨、投稿、发表,最终成

“平常也就一两杯,补实验的那大半年,一天能喝5杯。8个月喝了两公斤多速溶黑咖啡,不然提不起精神。”陆平有些腼腆地说道。

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有趣的是,在这项研究过程中,刘志勇团队与沙特阿卜杜拉国王大学教授Brande Wulff团队一起研讨、投稿、发表,最终成就了两篇“背靠背”重磅成果。

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1 君子之约10年守候

白粉病是一种由真菌引发的小麦病害,这种病害会使小麦叶片干枯,并迅速扩散。我国每年种植的3.5亿亩小麦中就有约1亿亩被感染,病原菌通常导致小麦减产5%~10%,严重时可减产40%以上。

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为了找到优异抗病基因,刘志勇带领团队找遍了自身收集的种质资源、国家种质库的数千个小麦品种以及大量地方品种,他们的足迹甚至延伸到了国外——在以色列所在的新月沃地,终于从一种野生二粒小麦中找到了一个优异抗白粉病基因——Pm41。然而,他们发现普通小麦中虽然存在Pm41b这样的等位基因,但其抗病能力却因两端转座子的插入而被“封印”了。这让刘志勇将该基因称为“睡美人”基因——就像被巫婆施了魔法而陷入沉睡的美丽公主。

他们一方面尝试探索唤醒“睡美人”的办法,另一方面并未放弃在中国的小麦中寻找其他的抗病基因。寻寻觅觅中,他们终于在陕西关中平原的小麦地方品种“葫芦头”中克隆出另一个抗病基因Pm24——编码新型的串联激酶,并将其命名为WTK3。

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“不同于‘沉睡’的Pm41b,Pm24展现出稳定广谱的抗白粉病能力,对目前所有收集到的白粉病菌都表现高抗至免疫。之所以能抗病,只因它缺失了6个特定碱基。”刘志勇说,后来他们发现,全世界只有4份种质材料有这种缺失,且都是来自中国关中平原一带的地方品种。因此将其称为“中国美”基因。

2 “背靠背”一路走

“中国美”和“贤内助”抗病组合WTK3-WTN1的工作机制也迎刃而解:WTK3有两个重要功能模块,第一个模块由假激酶片段PKF和Kin I结构域组成,其任务是识别病原菌释放的效应蛋白;第二个模块为Kin Ⅱ结构域,其作用是衔接WTN1,形成“防御小分队”。当感知到病原菌入侵后,WTK3-WTN1复合物迅速被激活,形成离子通道促进钙离子(Ca2+)内流,激活超敏反应和细胞程序化死亡。“WTK3就像神经系统,负责感知病原菌入侵并发出指令;而WTN1则像肌肉系统,执行防御反应。”陆平比喻说。

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出乎刘志勇和陆平预料的是,他们的研究思路又反哺了后来到沙特阿卜杜拉国王大学工作的Wulff团队。该团队当时正致力于研究另一种串联激酶——Sr62对小麦抗秆锈病的机制,但苦于不得其法。2023年的一次线上交流中,刘志勇向Wulff提及他们的WTK3-WTN1抗病组合新发现,让对方醍醐灌顶,意识到Sr62可能同样需要一个NLR蛋白“贤内助”来抗病。

2024年圣诞节前夕,他们收到了Science杂志编辑原则性同意修改后发表的邮件通知。情人节之夜,他们一同收到了论文被接收的好消息。3月28日,两篇“背靠背”论文同日发表。刚刚获得2025年度沃尔夫奖的英国植物免疫学家Jonathan Jones在给刘志勇的邮件中直言:“这是非常重要的工作。

3 科研也是一场修行

回顾十年前与李振声先生那个君子之约,刘志勇和陆平他们始终坚守着那个信念:为保障国家粮食安全贡献力量。如今,他们已经将含有“中国美”Pm24基因的小麦高产抗病新种质免费分发给全国300多个育种单位,以期为抵抗小麦白粉病乃至潜在的麦瘟病构筑坚实防线。

 
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