梁文星：把脈植物病理學

肖貞林

專家簡介：

梁文星，青島農業大學教授，“泰山學者海外特聘專家”。2009年在中科院遺傳與發育生物學研究所獲得遺傳學博士學位。2009～2013年在美國邁阿密大學先后做博士后與副研究員。2013年9月回國，作為海外優秀人才進入青島農業大學。

主持或者參加國家自然科學基金、“973”等多個科研項目，發表研究論文20余篇，其中SCI論文12篇。以第一作者在Molecular Cell、Journal of Biological Chemistry以及Cell Research等國際著名雜志上發表論文9篇，累計影響影子大于60。受邀請擔任多個SCI雜志以及中文核心期刊的編輯與審稿人。

從炎帝、黃帝時期起，中國就出現了種植耕作等農業活動?！懊褚允碁樘臁?，千百年來，中國更是以農作物養育著數十億人口。近年來，隨著氣候、土壤、水質的變化以及經濟快速發展帶來的負面影響，植物病害出現的幾率越來越大，病害的發生嚴重影響著農作物的產量和農民的收入?！爸袊寝r業大國，卻在植物病害控制這一領域有太多的空白?！弊鳛橐幻芯坎≡虏C理以及植物抗病機理的科學家，梁文星表達了自己的擔憂。

2013年，梁文星作為山東省海外高層次創新人才被引進到青島農業大學。海外歸來的他，站在學科國際前沿，開始進一步研究病原菌與植物中蛋白乙?；揎椀臋C理與意義，試圖探索其在生物抗逆反應中的作用，并且在此基礎上防治植物病害，提高作物產量，解決困擾中國農業的病害問題。

乙?；揎棧褐参锊『刂频年P鍵

細菌性青枯病是由青枯雷爾氏菌引起的一種毀滅性的土傳病害，它廣泛分部于熱帶、亞熱帶和溫帶地區，所危害的宿主植物超過50個科400多種植物，包括番茄、茄子、辣椒、煙草、馬鈴薯、花生等重要農業經濟作物以及桑樹等樹木，是危害最大、分布最廣、造成損失最重的植物病害之一。

在此之前，青枯病的防治主要通過農業措施、化學藥劑以及生物防治等，但效果并不理想，也會造成嚴重的環境污染。為了降低青枯病帶來的危害，為防治植物病害提供更好的策略，梁文星試圖以青枯雷爾氏菌和番茄為材料，研究乙酰化修飾在病原菌的致病性以及植物抗病反應中的作用。

何為乙?；揎?？梁文星介紹說，包括組蛋白以及非組蛋白的乙?；揎?，都是一種普遍存在、可逆而且高度調控的蛋白質翻譯后修飾方式。蛋白乙酰化在微生物中廣泛存在，但在植物病原菌中的研究卻很少。國際相關領域學者Rasset等發現，青枯雷爾氏菌的效應子PopP2具有乙?；D移酶的活性，其酶活性的喪失會改變病原菌侵染植物的能力。Lee等報道，丁香假單胞桿菌三型分泌系統效應子HopZ1a是一種乙酰基轉移酶，對于侵染植物至關重要，其活性位點的突變會影響HopZ1a破壞擬南芥的微管、阻礙分泌系統以及抑制細胞壁介導的植物抗病性的能力。Wu等以引起梨火疫病的解淀粉歐文氏菌為研究材料，鑒定到了96個乙?；牡鞍?，并且發現部分蛋白與病原菌的致病性密切相關。這些研究結果都表明，蛋白乙?；揎椩诓≡闹虏∵^程中起關鍵作用。

植物中乙?；芯康臍v史非常短。2011年，相關學者通過質譜學的方法在擬南芥中分別鑒定到了74個和57個乙酰化的蛋白，這些蛋白定位于細胞核、細胞質、細胞膜、葉綠體以及線粒體等細胞器，參與了光合作用、中心代謝、信號轉導、發育、抗逆反應等過程。之后，人們陸續測定了馬鈴薯、大豆、豌豆、葡萄以及水稻等植物的乙?；鞍踪|組，并且日益認識到該修飾的重要性。Melo-Braga等發現葡萄受到葡萄小卷葉蛾的侵害后，20個蛋白的乙?；l生了改變，其中包括病程相關蛋白。但是到目前為止，關于乙酰化修飾在植物抗病反應中的作用還沒有報道。

控制植物病害，提高作物產量

梁文星長期從事蛋白乙?；揎椦芯浚谝阴；揎椀臋C理和生物學意義以及乙?；D移酶/去乙酰化酶的分離鑒定等研究方面具有雄厚的工作基礎和扎實的知識積累，他在國際上首次報道乙酰化修飾能夠調控原核生物蛋白質的穩定性以及細菌的抗逆反應，發現乙酰化修飾與病原菌的致病性密切相關，揭示了RNA代謝在植物和細菌對逆境抗性反應中的作用。

目前，梁文星帶領的科研團隊已啟動該項目研究，按照他的思路，首先帶領團隊測定丁香假單胞桿菌乙酰化蛋白質組；通過質譜分析測定模式菌丁香假單胞桿菌的乙?；鞍踪|組，生物信息學分析顯示一些與致病性相關的蛋白以及與活性氧調控相關的蛋白存在乙酰化修飾，表明了蛋白乙?；揎椩诓≡闹虏⌒灾衅鹬匾饔谩＿@一研究成果是下一步測定青枯雷爾氏菌以及番茄的乙酰化蛋白質組、鑒定與病原菌致病性以及植物抗病性相關的乙酰化蛋白的前提條件。

梁文星希望，自己和科研團隊的相關研究能順利進行。這將有助于闡明植物—病原菌相互作用的分子機制，揭示蛋白乙?；揎椩诓≡秩疽约爸参锟剐苑磻械淖饔?；為人們通過設計藥物或者通過轉基因手段控制植物病害的發生以及最終提高作物產量奠定分子基礎。與此同時，將乙?；揎棏糜谥参锊±韺W的研究，也有助于進一步拓展乙酰化修飾的生物學意義。最為重要的是，鑒定番茄—青枯雷爾氏菌互作中的重要乙?；鞍滓约耙阴；D移酶/去乙?；?，將有助于設計特異性高、低毒的小分子藥物或者利用轉基因育種來控制病害的發生，為防治植物病害提供新策略。

母校情節

2009年開始，梁文星在美國邁阿密大學開始了為期5年的博士后、工作生涯。這段時期，梁文星接觸到國際前沿思想，并在研究中日漸成熟。2013年9月，梁文星回到母校青島農業大學，“選擇回國是基于中國國情，中國是一個農業大國，糧食受到重視，我所研究的致病抗病機理就有一個更好的發展平臺；選擇回到青島農業大學是因為它是我的母校，學校也非常支持我的科研工作?！?/p>

在青島農業大學，他是第二個全職的海外學者，學校人事處、科技處、學院對他回國后的科研工作非常重視，學校為他建立了全校最好的實驗室，也配備了實驗需要的常規儀器。在人才招聘方面更是“開綠燈”，學校從農學與植物保護院、生命科學學院選拔出了8名優秀的年輕老師加入梁文星的科研團隊。梁文星說：“非常感謝學校領導對我的科研項目的支持，我也會利用學校提供的資源和平臺，建設出國內一流的科研團隊。”

目前，在梁文星的實驗室里發現了一種新的化合物。這種化合物對植物病原菌有很好的抑制作用，可以從根源上解決植物生病的問題，不僅排除了植物因生病帶來的減產，而且能避免農藥殘留帶來的環境污染，綠色環保。他們正在進一步研究這種化合物，試圖在深層次了解新化合物的基礎上申請專利，推廣這種化合物。

身為“海歸”的他，在國內外的科研理念方面有了更多的話語權。在美國的5年里，他深諳國外病原菌的研究狀態，也領略了國際前沿的科研理念。中國是農業大國，梁文星說：“在國外，我更多從事與醫學相關的基礎研究，研究如何控制人類的病原菌?；貒?，我試圖利用國外先進的技術，將美國醫學方面的研究轉移到中國農業方面。”國內外植物、微生物的差距究竟有多大？梁文星表示，比起十年前，中國與國外的科技差距正在逐漸縮小，這在一定程度上得益于海外優秀人才的引進。“研究植物學方面的國際頂尖人才鄧興旺、朱健康等的回來，也引起了科學家回國的熱潮。海外科學家將先進的科研理念帶回中國，同時也增進了國內外的學術交流?！?/p>

帶領團隊跋涉在科研道路上，梁文星現在也在培養研究生，在人才培養方面頗有心得?！霸诮虒W的過程中，老師需要通過鼓勵來調動學生的積極性，幫助學生建立起做科研的自信心?！彼岬?，在這一方面，國外做得更好，國內需要借鑒。在與學生的相處中，梁文星一貫堅持平等的觀念，“老師對待學生，科研上應當嚴格管理，交往中應當平等友好”，也會注重“因人而異，因材施教”，這些都會有利于創造良好的科研氛圍。