青年教师发《Science》

近日，北京农学院青年教师李晶博士作为共同第一作者在Science发表题为“A wheat tandem kinase and NLR pair confers resistance to multiple fungal pathogens”的研究论文。该论文揭示了串联激酶抵御病原菌入侵的全新免疫机制：一个非典型的NLR蛋白WTN1（Wheat Tandem NBD 1）与串联激酶WTK3协同识别病原菌的效应蛋白激发免疫反应，表现对多种小麦真菌病害的抗性。李晶参与这项科研工作近6年时间，主要承担部分生化和分子生物学实验，从生化角度解析了WTN1和WTK3，及PWT4和Rwt4/WTK3的相互作用。谈及此次取得突破性科研成果，她说：“作为青年科研工作者，需要沉心静气深耕领域，像农作物一样努力向下扎根，在坚持不懈的钻研里向上生长、静待收获。”

解析小麦串联激酶类抗病基因的免疫机制

“通俗来讲，这项研究最大的成果就是首次揭示了串联激酶抵御病原菌入侵的免疫机制，为创制具有广谱抗病的作物新品种提供了重要的理论支撑。”李晶解释道。

串联激酶（Tandem kinase proteins，TKPs）是近年来在小麦和大麦中发现的一类新型抗病蛋白，由两个或多个激酶结构域串联而成，对条锈、叶锈、秆锈、白粉、麦瘟和黑粉等多种重大病害发挥抗性作用，具有重要的育种价值。

麦类作物中第一个串联激酶类型的抗病基因Rpg1于2002年被克隆，迄今已有23年，然而关于串联激酶这类新型抗病蛋白存在许多悬而未决的科学问题。

此次研究在植物抗病领域初步解答了串联激酶如何发挥抗病作用，为作物广谱多抗品种精准设计奠定了理论和应用基础。有望解决中国小麦主产区缺乏广谱抗白粉病基因资源的问题，同时为防控麦瘟病提前建立潜在的遗传屏障。

在失败中寻找“成功密码”

李晶在博士期间主要从事拟南芥逆境响应机制研究，对生化、分子生物学实验比较擅长，也正因这方面的特长加入中国科学院遗传与发育生物学研究所刘志勇研究员领衔的植物免疫团队中。此次跨院校合作，也让她深刻感受到不同专业交叉融合、团结协作的强大力量。

然而，开展实验的过程并不是一帆风顺的。小麦和拟南芥在具体的实验上存在差别，在实验过程中不能简单袭用之前的模式。

李晶没有沮丧，因为她深知“做科研，最重要的就是要沉下心，戒骄戒躁”。李晶查阅了大量文献，分析和论证方法的不足，并与其他实验室的研究人员进行多次交流，经过多次实验，逐渐摸索并优化了适用于小麦研究的相关生化实验方法。

“团队成员们在科研困境中坚持迎难而上、严谨求证、持续深化研究的态度，给予了我很大的触动和启发。”李晶说道。

在课题研究中，因为找不到白粉菌的效应蛋白，研究曾一度陷入僵局。大家通过各种方式都在努力寻找着突破点。

终于有一天，团队负责人刘志勇研究员在查阅文献时发现国外团队克隆的抗麦瘟病基因Rwt4恰好是WTK3的等位基因，两者只相差2个氨基酸，而此前已经有其他团队克隆到了麦瘟菌的效应蛋白PWT4。团队便设想既然响应基因是等位基因，那么WTK3是否既抗白粉病又抗麦瘟病？是否可以借用麦瘟病的研究系统来研究白粉病的抗性机制？

实验结果证明这条路可以走通，团队利用Rwt4及其对应效应因子PWT4揭示了串联激酶如何监测病原菌效应因子并激活NLR触发免疫反应。

李晶说，团队其他科研工作者们都在科研工作上投入大量精力，这也激励自己毫不懈怠、持续前行。“大家工作时间非常长，时时刻刻都在想着实验，即使是回家以后经常打电话与团队成员讨论课题。”

科研成果反哺课堂教学

“2017年我来到学校工作，起初由于对课程不太熟悉，要花很多时间去备课、磨课，那几年一直在摸索如何平衡好教学与科研的关系。”李晶对刚刚走上讲台的那两年记忆深刻。

在学院老教师的指导下，李晶不断摸索、逐渐合理安排教学与科研的时间，她在教学上逐渐得心应手，也开始思索如何将科研反哺教学，带领学生开展相关实验，培养学生的科研兴趣。

李晶所教授的植物生理学课程中植物的抗逆生理与她所研究的胁迫响应机制存在较高的契合点，在讲课时她经常与同学们分享非生物胁迫和生物胁迫相关的研究进展，也会把相应的科研知识融入课堂。“这些学科前沿知识和我自己从事的研究，能更好地激发学生对相关研究领域的兴趣，我也会引导学生从课本出发，开展相关实验以及更深入的探究。”

谈及未来科研规划，李晶表示：“跨院校、跨专业的合作不仅推动了课题研究的深入突破，更开阔了青年科研工作者的学术视野。我将围绕‘落实教育强国建设纲要，推动学校事业高质量发展’主题主线，以‘实干创先年’为抓手，继续与中科院等单位合作深入研究串联激酶对病原菌抗性的机理，不断提升科技创新能力，产出高水平科研成果，同时进一步将科研反哺教学，持续提升教学水平，为培养知农爱农新型人才作出积极贡献，为加快实现高水平农业科技自立自强贡献智慧和力量。”

来源：北京农学院