武大 130 年來首次！Nature 兩連發！ 每日簡訊

昨天深夜 23:00

兩篇來自武漢大學的

Nature（《自然》）長文同時上線

(資料圖片僅供參考)

這是武漢大學建校 130 年來首次

也是湖北省首次

武大科研人用硬核科研實力

獻禮百卅校慶

精準制造，挑戰不可能

付磊教授團隊

Nature（《自然》）以長文（Article）形式發表了武漢大學化學與分子科學學院、高等研究院付磊教授團隊關于液態金屬的最新研究成果。論文題目為 "Liquid metal for high-entropy alloy nanoparticles synthesis"（《液態金屬用于高熵合金納米顆粒的合成》）。

武漢大學為第一署名單位。武漢大學付磊團隊的博士研究生曹光輝、梁晶晶、楊柯娜以及南方科技大學郭增龍為共同第一作者。武漢大學教授付磊、曾夢琪、郭宇錚和南方科技大學副教授林君浩為共同通訊作者。武漢大學碩士研究生汪匯流，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，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，在極端條件下結構力學、能源轉換與存儲、醫療器械等領域具有重要的應用前景。實現高熵合金的原子級精準制造是其應用的基礎。不同元素的物理化學性質差異會限制元素間的均勻混溶，不僅理想的高熵態難以獲得，元素的選擇也備受限制。根據吉布斯函數（），高熵合金的合成通常依賴苛刻的高溫反應條件（增大因子的貢獻）來克服原子間不混溶性，并通過淬火等方式保持高熵態。在溫和條件下實現高熵合金的多組元原子混溶有利于其可規模化、可定制化的精準制造，而這個目標極具挑戰。

付磊團隊獨辟蹊徑，以" 混合焓 "（）為切入點，降低反應吉布斯自由能變（），采用兼具負混合焓特性和流動性的液態金屬，實現了溫和條件下各類高熵合金體系的原子制造。液態金屬（如鎵）與大多數金屬間親和性好，混合焓為負值；且流動性良好，可加速傳質，促進元素的均勻分散和合金化反應的進行。由此，在液態金屬反應體系中，可在溫和條件下實現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，有望促進其在更多關鍵領域的應用。

▲液態金屬高熵合金原子制造示意圖

研究工作得到了多方支持：武漢大學電氣與自動化學院郭宇錚團隊提供了分子動力學模擬支持；南方科技大學的林君浩團隊利用球差校正高分辨透射電子顯微鏡對樣品進行了表征。武漢大學陳勝利教授、劉澤教授，內蒙古工業大學白一甲副教授和松山湖材料實驗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。

▲付磊教授科研團隊

付磊團隊長期致力于物質科學領域原子制造的研究（leifu.whu.edu.cn），發展了液態金屬反應體系，實現了多類材料的原子制造。

論文鏈接：

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

新機制新策略，培育 " 中國種 "

何光存教授課題組

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國際頂級期刊 Nature《自然》發表長文（article），揭示了水稻抗褐飛虱分子機制。

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

該項研究得到了多項基金的資助。武漢大學生命科學學院博士后郭建平、博士生王卉穎和關偉為共同第一作者，何光存為通訊作者。華中農業大學張啟發院士、武漢大學朱玉賢院士、美國加州大學河邊分校 Walling 教授及課題組成員參加了該項研究。

褐飛虱是水稻生產中發生面積最大、造成損失最重的害蟲，嚴重危害我國及世界水稻生產。培育抗蟲品種是最經濟、有效、環境友好的防治害蟲的手段，但植物抗蟲的分子機理卻一直不明。

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制。

研究發現，BISP 在褐飛虱唾液腺中高表達，褐飛虱取食時隨唾液分泌進入水稻細胞。在感褐飛虱水稻中，BISP 靶向水稻細胞質激酶 OsRLCK185，干擾其激酶活性，抑制水稻的基礎防御反應，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 進入細胞后立即與 BPH14 發生特異性結合而被識別，激發強烈的抗蟲反應，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 調控水稻免疫反應工作模式圖

在本研究中，當 Bph14 水稻中異位表達 BISP（Bph14-Bisp 水稻）時，超量表達的 BISP 會持續激活 BPH14 介導的抗性反應，Bph14-Bisp 水稻產生更強的抗蟲性。但與 Bph14 水稻相比，Bph14-Bisp 水稻的生長發育卻受到嚴重影響：植株變矮、抽穗期提前，產量下降。說明強抗性的持續激活不利于植物生長發育，抗性水平需要精細調控才能維持植物生長和抗性的平衡。

進一步研究發現，當水稻細胞中同時表達 BPH14 和 BISP 時，BPH14 能促進 BISP 與選擇性自噬受體 OsNBR1 互作，而 OsNBR1 則與 ATG8 結合介導了 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 激發抗蟲反應、三蛋白互作調控自噬清除 BISP的過程中具有至關重要的作用。害蟲取食時，抗蟲水稻產生的抗性作用使害蟲停止取食后，BPH14-BISP-NBR1 三蛋白互作系統能快速清除水稻細胞內存留的 BISP，終止抗性反應，使細胞盡快恢復生長。Bph14 水稻細胞內的 BISP 水平在 6h 內顯著降低，36h 被完全降解，抗蟲反應隨之減弱直至終止。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，有效控制水稻細胞中的 BISP 及抗性水平，保持抗蟲性與生長發育之間的平衡。這一新機制的發現是植物抗蟲領域的重大進展。

何光存教授團隊首次闡明 BISP-BPH14-OsNBR1 三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。