回國組建實(shí)驗(yàn)室僅三年多，帶領(lǐng)一支平均年齡只有26歲的年輕科研團(tuán)隊(duì)在植物免疫學(xué)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展——今天凌晨，85后上海女科學(xué)家、中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員辛秀芳及其團(tuán)隊(duì)登上國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。這篇題為“NLR蛋白介導(dǎo)的植物免疫需要模式識別受體”的論文，解決了植物免疫領(lǐng)域一個長期待解的科學(xué)謎團(tuán)，為培育優(yōu)良持久抗病的農(nóng)作物提供了新思路。

談及自己科研生涯的快速“起跑”，辛秀芳說，這背后離不開上海自由寬松的學(xué)術(shù)氛圍和對年輕科學(xué)家的信任與支持。尤其難得的是，得益于中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心國際化的科研環(huán)境，通過良好溝通，此次團(tuán)隊(duì)論文與國際同行的相關(guān)成果在同一期《自然》雜志上“背靠背”發(fā)表，“如果一味搶先，可能會變成惡性競爭，現(xiàn)在則成了學(xué)術(shù)上的一次良性互動?！?/p>

打破慣性思維，建立植物免疫新架構(gòu)

植物在與病原微生物的長期博弈中，進(jìn)化出了兩層免疫系統(tǒng)：第一層免疫系統(tǒng)被稱為PTI，當(dāng)病原微生物入侵植物時，細(xì)胞膜表面的受體蛋白會識別出病原菌所攜帶的一些分子，從而激活PTI。作為對策，成功入侵的病原菌會向植物細(xì)胞分泌一類毒性蛋白來對抗PTI，以便于自己侵染植物。此時，植物會通過細(xì)胞內(nèi)另一類受體蛋白感知某些毒性蛋白，觸發(fā)植物的第二層免疫系統(tǒng)——ETI，激活更強(qiáng)的免疫行動來抵抗病原菌的攻擊。

長期以來，絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都是對兩個系統(tǒng)分別進(jìn)行研究。它們會否協(xié)同作戰(zhàn)，成了一個待解的巨大謎團(tuán)。

2017年從美國密歇根州立大學(xué)完成博士后研究回國，辛秀芳來到上海，在中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心組建起自己的實(shí)驗(yàn)室。在一次實(shí)驗(yàn)中，PTI免疫缺失的植物引起了研究組的注意——它的ETI免疫功能也變得低下。

“這兩者之間有關(guān)聯(lián)嗎？”辛秀芳帶領(lǐng)年輕團(tuán)隊(duì)一路追尋下去。他們發(fā)現(xiàn)，ETI可以促使植物產(chǎn)生大量的活性氧產(chǎn)生酶RBOHD，而PTI則負(fù)責(zé)將這種酶激活，從而產(chǎn)生大量活性氧，“這就好比ETI負(fù)責(zé)生產(chǎn)大批炸彈，而PTI負(fù)責(zé)點(diǎn)燃炸彈”。

有趣的是，研究組還發(fā)現(xiàn)，ETI還能夠給PTI“加油鼓勁”，通過增強(qiáng)PTI核心蛋白組分表達(dá)，從而誘導(dǎo)PTI更加持久的免疫輸出。

近年來，隨著全球氣候變化，農(nóng)作物病害頻發(fā)，給全球糧食安全帶來嚴(yán)重影響。該發(fā)現(xiàn)不僅揭開了植物不同免疫系統(tǒng)間的親密關(guān)系，建立了新的植物免疫系統(tǒng)架構(gòu)模型，而且為后續(xù)培養(yǎng)優(yōu)良持久抗病農(nóng)作物品種提供了新思路。

摒棄急功近利，與國際同行良性互動

僅用三年多，就在《自然》雜志上發(fā)表文章，辛秀芳科研生涯的“起跑”可謂速度超群。她說，當(dāng)初將中科院分子植物卓越中心作為科研起步的第一選擇，看中的是這里完善的研究平臺，以及自由寬松且國際化的學(xué)術(shù)氛圍。

辛秀芳應(yīng)聘的中科院-英國約翰·英納斯中心，是分子植物卓越中心與英國聯(lián)合成立的國際化學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，采用五年一次的國際化評估。中心沒有給年輕科學(xué)家壓任何“短平快”的成果指標(biāo)，他們可以用五年時間埋頭打磨實(shí)驗(yàn)室，潛心探索重要科學(xué)問題。

中科院分子植物卓越中心副主任王佳偉告訴記者，前來應(yīng)聘時，辛秀芳已在植物免疫領(lǐng)域嶄露頭角，被同行譽(yù)為“正在升起的新星”，為優(yōu)秀年輕學(xué)者營造適合成長的科研環(huán)境，一直是中心努力追尋的方向。

事實(shí)上，在辛秀芳入職的最初一年多時間里，研究組的探索一直找不到突破點(diǎn)。她回憶說，當(dāng)時中心為研究組提供了超過120平方米的寬敞實(shí)驗(yàn)室和充足的科研經(jīng)費(fèi)，“雖然科研遇到瓶頸是常態(tài)，盡管實(shí)驗(yàn)過程就是不斷試錯，但當(dāng)研究停滯不前時，大家心里的壓力還是非常大”。令辛秀芳心存感激的是，中心沒有追問她具體進(jìn)展，“終于有一天，我們發(fā)現(xiàn)了ETI免疫中活性氧的產(chǎn)生依賴于PTI，這為課題找到了突破點(diǎn)。”

然而，在中心組織的一次國際交流中，辛秀芳聽說另一個國外資深研究小組也在從事相關(guān)工作。國際競爭向來是基礎(chǔ)研究中的主要壓力來源，得益于中心國際化的科研環(huán)境，通過良好的溝通，辛秀芳與這位同行的研究成果在同一期《自然》上“背靠背”發(fā)表，成為針對同一科學(xué)問題的互補(bǔ)認(rèn)知。

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。而植物學(xué)基礎(chǔ)研究則是為“芯片”上的每個功能解鎖背后的機(jī)理。辛秀芳表示，未來可以在不同植物，尤其是主要農(nóng)作物中，深入探究這兩層免疫系統(tǒng)的關(guān)系，以期使機(jī)理發(fā)現(xiàn)用于種質(zhì)資源的創(chuàng)新。

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