近日,《中国农学会关于颁发2022-2023年度神农中华农业科技奖的决定》发布,南京农业大学以第一完成单位获科学研究类成果一等奖4项。其中,南京农业大学王源超教授团队获一等奖,在此,表示祝贺!
王源超教授团队:大豆根腐病成灾机制及
绿色防控技术创新与应用
大豆是我国重要粮油作物,年消费超1.1亿吨,但80%以上依赖进口。由于耕地复种指数高,我国大豆生产中根腐病发生规律复杂、危害严重,常年造成15%~30%的产量损失,被农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》重点管理。王源超教授团队针对我国大豆根腐病监测手段落后、品种抗性不清、药剂及配套防控技术缺乏等关键问题,经15年协同攻关,摸清了我国大豆根腐病的病原菌种类与分布,发现复合侵染是病害成灾的重要原因,种子带菌是远距离传播的关键途径;研发了种子带菌检测、品种抗病性精准鉴定、种子药剂包衣为核心的关键技术及产品,构筑了种子健康“三道防线”;提出“前防苗弱、后控早衰”的根腐病防控策略,创新集成“一拌一封一喷”全程绿色防控技术体系,整体技术自2018年起在东北、黄淮海及南方主产区大面积示范,示范区根腐病发生率下降60%~90%,大豆增产10%~45%。成果获授权国内外发明专利27件,登记农药产品3个,制定行业与地方标准5项,入选农业农村部十大引领性技术和主推技术、国家重点研发计划推介成果、山东省农业主推技术、江苏省农业重大科技进展等,解决了我国大豆根腐病防控从理论创新、技术研发到落地应用的难题。
特等奖!祝贺,南京农业大学王源超教授团队
该项研究成果已获授权国内外发明专利27项,完成农药产品登记3个,制定行业与地方标准5项,并先后入选农业农村部十大引领性技术和主推技术、国家重点研发计划推介成果、山东省农业主推技术、江苏省农业重大科技进展等多项技术推广名录,有效打通了我国大豆根腐病防控从理论突破、技术研发到实际应用的完整链条。
王源超教授团队还合作在国际顶级学术期刊《Nature》上发表了重要研究成果,论文题为"Plant receptor-like protein activation by a microbial glycoside hydrolase"。该研究深入解析了植物细胞膜受体蛋白RXEG1如何识别病原菌核心致病因子XEG1并激活植物免疫系统的分子机制,首次发现细胞膜受体蛋白兼具"免疫识别受体"与"抑制子"双重功能,这一突破性发现为理解植物与病原菌之间复杂精密的互作机制开辟了新视角,对培育广谱持久抗病作物品种具有重要指导价值,同时也为研发绿色新型生物农药提供了核心理论支撑。
植物细胞膜识别受体如同守护植物的"前哨卫士",通过识别病原菌的保守致病因子来激活多层次防卫系统,从而产生抗病能力。自1994年首次被鉴定以来,这类受体蛋白一直是植物抗病研究的焦点,但其激活机制长期未被阐明。王源超团队运用晶体衍射与冷冻电子显微镜技术,成功解析了RXEG1受体在"静息态"、与XEG1结合的"中间态"以及与BAK1共受体结合的"激活态"等多种构象结构。通过系统的生化和功能分析,研究团队明确了XEG1作为配体与RXEG1胞外结构域结合后,诱导其岛区发生构象变化的分子过程。
XEG1如同一把钥匙,当它插入RXEG1这把"锁"时,会诱导受体构象改变,进而促进RXEG1与共受体蛋白激酶BAK1形成异源二聚体,最终激活植物免疫信号。值得注意的是,XEG1并不直接参与RXEG1与BAK1的相互作用,而是通过别构效应间接促进二者结合。
该研究的另一重大突破在于发现RXEG1具有双重功能。研究揭示,RXEG1能够结合在XEG1的酶活性口袋中,抑制其糖基水解酶活性,从而发挥"抑制子"作用。XEG1是一类在细菌、真菌和卵菌等多种病原菌中广泛存在的保守糖基水解酶,可被烟草、大豆、番茄等多种植物识别并诱导免疫反应,这使得该发现具有广泛的适用价值。
《Nature》期刊审稿人对该成果给予高度评价,称其为植物免疫领域的开创性工作。该研究首次从原子水平解析植物免疫类受体蛋白激活机制,并发现受体蛋白的双重功能,为改良作物广谱抗病性及开发以受体蛋白为靶标的植物免疫激活剂和绿色生物农药奠定了坚实的理论基础。