梁文星:“享受”在植物病理研究的路上

“享受”在植物病理研究的路上

——记国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者、植物医学学院梁文星教授

近日,喜讯传来,植物医学学院梁文星教授的植物病理学项目喜获2017年度国家自然科学基金优秀青年科学基金立项资助。这是一次“千军万马过独木桥”式的“较量”,全国范围内优秀青年科学基金项目共立项399项,申请成功率只有约8.2%。

梁文星教授所在的植物医学学院院长、首批国家“千人计划”专家刘同先教授在消息传来后,第一时间向梁文星表达了学院的祝贺。

“这实现了学校在‘优青’项目上的突破,是梁教授本人努力的直接结果,同时也离不开学校、学院和各部门的通力支持。”

自2014年5月以“泰山学者海外特聘专家”身份来校至今,短短3年多的时间,梁文星教授给学校交上了一份很“牛”的科研成绩单——主持国家自然科学基金面上项目、转基因生物新品种培育重大专项、国家微生物资源平台建设项目等多项重大课题;发表SCI论文9篇,其中两篇研究论文发表在国际顶级期刊Molecular Cell上,累计影响因子超过40,单篇超过13.9……

创新性研究:

  ——寻找控制植物病害的关键

我国自古以农立国,千百年来,农业一直是国民经济的命脉,农业发展直接关系到社会的稳定与发展。近年来,随着气候、土壤、水质的变化以及经济快速发展、城市化进程迅速推进等带来的负面影响,植物病害出现的几率越来越大,严重影响着农作物产量和农民收入,进而威胁粮食安全。据梁文星介绍,目前,植物病害造成全球粮食和其他作物减产近20%,据不完全估算,全球范围内每年造成的经济损失约1000亿美元。

尽管目前一些合成农药防治植物病害效果很好,但也给环境和人类健康带来很大安全隐患,因此迫切需要绿色环保手段防治植物病害,在保证品质的同时提高产量。

这是植物届科研人员共同的心愿,多年来也一直萦绕在梁文星的心头。

2014年5月,梁文星以泰山学者海外特聘专家的身份受聘母校青岛农业大学,并迅速在学校筹建了分子植物病理学与蛋白质科学研究中心,构建起自己的团队和实验室,向着植物病害科研迈进。

凭借多年从事蛋白乙酰化修饰研究的工作基础和扎实的知识积累,梁文星带领团队进一步研究病原菌与植物中蛋白乙酰化修饰的机理与意义,试图探索其在生物抗逆反应中的作用,从而在此基础上防治植物病害,提高作物产量,解决困扰中国农业的病害问题。

突破性进展:

  ——“乙酰化修饰”真相大白

什么是“乙酰化修饰”?

据梁文星教授介绍,包括组蛋白以及非组蛋白的乙酰化修饰,都是一种普遍存在、可逆而且高度调控的蛋白质翻译后修饰方式。蛋白乙酰化在微生物中广泛存在,但在植物病原菌中的研究却很少。

梁文星教授的团队运用蛋白质组学方法,首次发现了蛋白乙酰化修饰能够影响核酸酶活性,进而调控底物RNA的水平以及细胞的抗逆反应,即生物可以通过核酸酶来实现细胞的自动调节。

梁文星告诉记者,由于第501位赖氨酸位于RNaseⅡ的催化活性中心,这一修饰能够降低RNaseⅡ结合底物的能力并最终影响该酶的活性。当细胞遭遇如饥饿胁迫等逆境后,RNaseⅡ的乙酰化水平会升高,从而使生物能够更好地适应不同的生长环境。截至目前,国际上一些相关领域科学家的研究结果也都表明,蛋白乙酰化修饰在病原菌的致病过程中起关键作用。

2016年,梁文星教授团队与美国迈阿密大学合作,在国际上首次报道乙酰化修饰能够调控原核生物蛋白质的稳定性以及细菌的抗逆反应,发现乙酰化修饰与病原菌的致病性密切相关,揭示了RNA代谢在植物和细菌对逆境抗性反应中的作用。该研究发表于生物化学领域的国际著名期刊Nucleic Acids Research(影响因子9.112),该杂志主编Barry Stoddard教授认为,这一研究成果使人们对RNA酶调控的认识又向前迈进了一大步。该成果还被评为该刊的突破性进展成果。

新领域重要突破:

  ——“番茄战队”由此得名

从“乙酰化修饰”出发,梁文星教授团队寻找到的一个突破点是番茄病害防治研究,他的团队也因此得到一个有意思的名字——“番茄战队”。

“选择番茄为研究对象,是因为它‘全球第一大蔬菜’的‘身份’,”梁文星介绍,“简单讲,现阶段就是做番茄病害防治研究,同时响应国家‘减肥减药’号召,试图从病原菌角度开发新型农药。”

据梁文星介绍,该研究以番茄—灰霉菌/枯萎菌等为对象,通过蛋白质组学方法鉴定与番茄抗病反应以及病原菌致病性密切相关的乙酰化蛋白,在此基础上综合应用植物病理学、分子遗传学、生物化学等多种手段研究其功能及作用的分子机制,阐明植物-病原菌相互作用的分子机制,解析乙酰化修饰的生物学意义,为通过设计特异性高、低毒的小分子药物或者转基因手段控制植物病害的发生,最终提高作物产量奠定分子基础。

梁文星表示,目前番茄病害防治研究在顺利进行中,如果能在番茄身上获得成功,团队会及时将研究成果向其他蔬果和农作物推广。

除此之外,梁文星教授团队还在实验室里发现了丙戊酸钠、丁苯羟酸两种新的化合物。这两种化合物对植物病原真菌具有良好的抑制活性作用,可以用于防治由植物病原菌引起的植物病害。这是两种可降解、无污染、对环境友好的小分子化合物,对非靶标生物及人畜安全,能够保证农产品及果蔬的高品质,符合可持续发展要求。目前,这两种化合物已成功申请到国家发明专利,开始推广。

“优青”后盾之一:

  ——母校全方位大力支持是前提

突破性进展来源于长期的扎实积累。在美国求学研究的5年中,梁文星非常了解和熟悉国外病原菌的研究状态,也领略了国际前沿的科研理念。当时他更多研究如何控制人类的病原菌,从事与医学相关的基础研究。回国后,他凭借先进技术转而研究困扰中国农业发展的关键问题,这是他回国的初衷,也让他感到更有意义和价值。

但梁文星教授将自己的成果更多归因于母校的全方位大力支撑。

“学校为支持我的科研工作‘一路绿灯’,从实验室用房、仪器设备到人员配备等,都给予大力支持。学校党委书记李宝笃和宋希云校长,一年当中多次关心了解团队的科研进展。”

在梁文星看来,优质平台的支撑是自己接连取得科研突破的最大“后盾”。他对母校的大力支持充满感谢,下定决心要利用好学校提供的资源和平台,建设出国内一流的科研团队。

“优青”后盾之二:

  ——团队建设卓有成效奠基础

梁文星将所有取得成绩归功于自己的整个团队。

梁文星的分子植物病理学与蛋白质科学研究中心团队,由我校植物保护专业4名教师、微生物专业2名教师以及10位研究生组成。团队以科研项目为载体,通过成员学科背景的交叉、融合,更好地提升科研能力,而这也是当前学校学科建设发展中倡导的组队方式。

在这一支年轻的团队中,6位教师中最年长的1977年出生,最年轻于1986年出生。整个团队充满活力、有着无限的工作热情,相互之间关系融洽。梁文星与刘琳、李德龙、宋丽敏、王光远、杨倩倩等教师各司其职,不断调整适应,发挥队伍的最大功效。

团队还有一批同样热爱植物病理学专业的研究生,每位研究生都有自己的研究课题,老师对他们开展一对一指导,集思广益,寻求最佳解决方案。

梁文星非常注重借鉴国外培养研究生的好经验好做法。他把在国外求学时养成的定期开展Seminar(研讨会)的习惯带进团队,给大家介绍学科前沿,开拓学生视野,创造良好的科研氛围。

科学研究道阻且长。“大问题没有,小问题不断”是带领团队跋涉其中的梁文星,对团队发展最诚恳的评价。尽管如此,获得素有“小杰青”之称的国家优秀青年科学基金项目立项,依然给团队带来了更多动力,推动研究工作不断向深入推进。

  

梁文星教授在实验室

  

梁文星教授团队部分成员合影
 

人物简介:梁文星教授,1979年6月出生,2001年7月本科毕业于莱阳农学院植物保护专业,2004年7月硕士毕业于中国农业大学植物病理学专业,2009年7月在中国科学院遗传与发育生物学研究所获博士学位,博士毕业后,赴美国迈阿密大学做博士后研究与副研究员。2014年5月,以山东省泰山学者海外特聘专家的身份全职回母校青岛农业大学工作。

主持国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金面上项目、转基因生物新品种培育重大专项、国家微生物资源平台建设项目等多项重大课题。迄今为止,以第一作者或者通讯作者在Molecular Cell、Nucleic Acids Research以及Cell Research等国际著名杂志上发表研究论文16篇,累计影响影子大于90。受邀担任多个SCI杂志以及中文核心期刊的编辑与审稿人。

在国际上首次报道乙酰化修饰能够调控原核生物蛋白质的稳定性以及细菌的抗逆反应,发现乙酰化修饰与灰霉菌的致病性密切相关,揭示了RNA代谢在植物和微生物对逆境抗性反应中的作用,研究结果对于控制病害的发生以及提高植物抗病性具有重要意义。
 

立项意义院长谈

梁文星教授是我校植物保护专业培养出来的优秀本科生,他本人取得的突出成绩,就是学校人才培养的最佳例证。同时,梁文星教授获得“优青”的喜讯,也给刚刚成立的植物医学学院即将大刀阔斧开展的学科建设树立了典范和榜样。

希望梁文星教授成功获得立项资助的喜讯,影响带动学院、学校更多青年教师和学子,提振信心,振奋精神,让更多青年人看到从事科研工作的前景与光明。学院下一步也将继续围绕国家重大需求和国际学术前沿,从学院学科建设定位出发,吸纳和培养更多有潜力有进取心的青年教师,把学院的学科建设水平推向一个新高度。

           ——植物医学学院院长、国家“千人计划”专家刘同先教授
                                                                    (载于《青岛农业大学报》第946期第3版专版)
                                         

附文:梁文星的成才之路(载于《青岛农业大学报》第946期第3版专版)
                                                                                      

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