追根溯源 抵御病原物侵害
——記吉林大學植物科學學院秦慶明教授

本刊記者　范國軒

追根溯源 抵御病原物侵害
——記吉林大學植物科學學院秦慶明教授

本刊記者范國軒

秦慶明，吉林大學植物科學學院教授，博士生/后導師，作為優秀海外人才于2012年3月回到吉林大學繼續從事醫學及植物病原菌-寄主互作分子機理等領域的研究工作。目前主持國家自然科學基金，吉林大學海外優秀人才引進計劃等項目，是吉林省高層次創新創業人才。相關科研成果多次發表在國際著名的學術刊物PLoS Pathogens等上，并兩度被國際著名的Faculty of 1000評為醫學領域具有重大意義或影響的研究成果。

“食物”是生存之根本，植物、動物為人類生存提供了必要的能量，然而“人吃五谷，哪有不病”。科技的進步揭示出侵染性病害是病原微生物侵染植物、動物及人類所致。為抵御病原物侵害，秦慶明教授及其研究團隊展開了跨學科研究，解析致病路徑，尋找有效病害治理方法。

2002年，秦慶明博士來到美國加州大學戴維斯分校，開始了他十年海外高效的科研生涯。他首次用詳實的分子、交互致病性等證據證明侵染生菜的大麗輪枝菌源于侵染草莓的菌株，并根據生菜抗源篩選鑒定等研究結果提出有效的防治措施。2005年，他來到德克薩斯A&M大學，開啟了他跨學科和領域研究征程并獲系列重要科研成果。2012年，他作為病原－寄主分子互作學術帶頭人，帶著豐碩成果毅然辭職回國，投身于吉林大學植物科學學院及人獸共患病研究教育部重點實驗室。站在科技前沿的他，帶領研究團隊展開了醫學及植物病原物、人畜致病菌與植物互作等多學科交叉融合的跨領域創新研究。

勇于探索 在未知領域中開拓新天地

布病對于許多人來說很陌生但卻廣泛流行于世界許多國家。地中海地區、亞洲、中南美洲是高發地區，全世界每年新發病例約50萬。上世紀90年代以來，我國很多已基本控制的地區又有新的人畜布病流行并日益嚴重，目前在全國幾乎所有的牧場，牧區常年發生，疫區縣達1200多個，我國現有布病患者約50萬人，估計每年新發病人數超過10萬人，受威脅人口約3.5億，經濟損失高達近200億元，給畜牧等行業帶來嚴重的打擊，也極大地威脅著人類的健康。

布病是由布魯氏桿菌（布菌）侵染引起的人畜共患急性或慢性傳染病。布菌是一種不活動、微小多形性革蘭氏陰性桿菌，傳染性大。牛、羊、豬等家畜最易感染并大量存在于宿主的尿糞、奶液等分泌物及皮毛中，排菌可長達三個月以上。人類接觸帶菌家畜或食用病畜及其乳制品，吸入含菌的塵土或進入眼結膜皆可感染。由于毒力布菌菌株有菲薄的莢膜，侵入人體后能抵抗吞噬細胞的吞噬消毀，并寄生在該細胞內，抗體不易直接發揮作用，因此難于徹底根治。針對宿主因子調控布菌感染的分子機制不清的狀況，秦慶明教授領導的研究團隊在國際上首次展開布菌侵染宿主的功能基因組學研究，鑒定出大量以前完全未知的對布菌侵染起關鍵調控作用的宿主蛋白因子，首次證實宿主未折疊蛋白應答（UPR）組中的關鍵因子及其相關的信號途徑是布菌侵染所必需的，闡析了布菌策反利用宿主因子進行胞內繁殖和擴散的內在機制。這些新發現的宿主因子可作為控制布菌在體內繁殖、擴散的潛在藥物靶標，作用于這些因子的抑制因子如siRNA分子、化合物等也可直接被研發應用于布病防控。目前，秦慶明教授領導的研究團隊以當前生物醫學研究熱點——未折疊蛋白應答機制為切入點，深入探索布病—寄主互作中完全未知的領域，對調控布菌侵染的多個宿主因子同時作系統研究。他們的研究打開了布病研究中宿主功能基因組研究的大門，為布病防控提供了新的策略和理論基礎，為促進畜牧業的可持續發展和捍衛人類健康，挽回因布病造成的經濟損失起到了推動作用。

開拓視野 尋找阻斷新型隱球菌侵染的途徑

新型隱球菌（簡稱Cn）是一種普遍存在的酵母菌，可在植物、昆蟲、線蟲、鳥類及家畜等中存活，是一種伺機感染性真菌，對健康的人沒有感染力，但對缺乏抵抗力的人群如艾滋病患者、結節病患者、實質器官移植患者、使用類固醇或其他免疫抑制劑治療的患者造成危害，它能侵害患者中樞神經系統并全身播散。隨著人口老齡化、介入醫療的發展以及慢性并發癥加劇等原因感染已呈全球擴散趨勢，每年有超過60萬的艾滋病患者因感染而死亡。雖然早已確認Cn為人類機會病原菌，但對宿主因子參與調控Cn致病的分子機理知之甚少，對此，秦慶明及其團隊成員率先對宿主因子調控Cn侵染進行功能基因組研究，鑒定了大量調控Cn侵染的新宿主因子并發現宿主的自噬機制在Cn侵染過程至關重要，宿主自噬機制中的自噬蛋白及其調控途徑是哺乳動物各種疾病的潛在藥物靶標蛋白，這項研究為全面防控隱球菌病提供了新的策略和理論基礎；對開發有效阻斷Cn在體內繁殖擴散提供了有利用價值的靶標分子或直接可利用的藥物siRNA分子，為Cn感染患者提供了治愈的可能。

熱心公益 從全基因組范圍破解灰霉菌強致病性之謎

2013年，秦慶明教授參與公益性（農業）科研專項“保護地果蔬灰霉病綠色防控技術研究與示范”。作為子專題“灰霉菌與番茄寄主互作分子基礎研究”負責人，他帶領研究團隊展開了灰霉菌致病分子機理研究。

灰霉病是由灰霉菌侵染引起的一種世界性植物病害，是露地和保護地作物常見且較難防治的真菌性病害。灰霉菌可侵染200多種不同的寄主植物，包括幾乎所有的蔬菜及果樹作物，從產期到產后貯存均可發病，全球每年因該病導致的經濟損失達100～1000億美元。隨著我國果蔬設施栽培面積迅速擴大，大棚內的高濕環境使灰霉病逐步上升為主要病害，極大地影響了果蔬及花卉等產品的產量和品質。言及灰霉菌，秦慶明教授說：“灰霉菌能在0℃以下的低溫條件下存活，具有低溫致病的優勢，靠產生大量灰色分生孢子進行傳播，具有繁殖快、遺傳變異大和致病性強等特點。灰霉菌不同菌株之間在生物學特性、致病性和抗藥性等方面均存在較大的差異。雖然目前已鑒定了少數灰霉菌致病因子，但對該菌致病過程涉及的因子及其作用機理了解仍很有限，大量致病因子尚未明確，特別是受遺傳轉化效率低等多種因素影響，從全基因組范圍對灰霉菌致病機制的研究進展一直較緩慢。”

秦慶明教授及其研究團隊

針對現況，秦慶明教授帶領研究團隊深入各地采集取樣，經夜以繼日的忘我工作，在優化多種條件的基礎上，研究團隊建立了高效的農桿菌轉化灰霉菌體系并采用該體系構建了目前在國際上已知的最大的灰霉菌ATMT突變體庫，對多種不同作物進行篩選，獲得了2000多個致病表型有明顯變化及有寄主專化性的突變體，為從整個基因組范圍內闡明灰霉菌致病機理奠定了堅實的物質和理論基礎，為防治灰霉病提供新的作用靶點，對于研發新型高效殺菌劑及制定灰霉病防控新策略等具有重要的指導作用。

承傳創新 打造國際一流科研團隊

秦慶明教授認為，傳承創新工作關乎事業的繼承和發展，作為導師不僅要教書育人更要注重引導、發現和培養人才。在他的言傳身教下，目前秦慶明教授的研究團隊已有青年骨干教師4人，博士后2人、博士生4人，碩士研究生5人和獲得國家級和吉林大學校級創新研究資助的大學生10多人，他們主要從事生化、分子細胞生物學、生物信息學、病原微生物學、分子病理學、免疫學等多學科交叉領域的研究，他期望隊員的科研究背景互補能促進團隊在人畜共患病研究和植物病害防治領域中有更大的創新突破。為提供廣闊的研究平臺，盡快使團隊研究達到國際一流的研究水平，他與美國德克薩斯A&M大學、普渡大學、加州大學戴維斯分校等多所世界著名大學的有關教授就醫學及植物病原-寄主互作的分子機理、病原物策反宿主因子成功侵染及植物病原致病機理、病害防治等方面展開了長期的合作研究。談到下一步打算，秦慶明教授心中充滿了希望。他希望用約4～5年的時間，組建一支15人左右以工作在科研教學一線的青年教師為骨干及博士后和碩士、博士生為主的年富力強、崇尚科學研究和富有奉獻精神的科研團隊，以扎實的研究功底、高效的工作效率、富有創新和樂于奉獻的精神為我國農業、畜牧業的安全生產及人類的安全和健康作出貢獻。科