追根溯源 抵御病原物侵害
——記吉林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院秦慶明教授

本刊記者　范國(guó)軒

追根溯源 抵御病原物侵害
——記吉林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院秦慶明教授

本刊記者范國(guó)軒

秦慶明，吉林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院教授，博士生/后導(dǎo)師，作為優(yōu)秀海外人才于2012年3月回到吉林大學(xué)繼續(xù)從事醫(yī)學(xué)及植物病原菌-寄主互作分子機(jī)理等領(lǐng)域的研究工作。目前主持國(guó)家自然科學(xué)基金，吉林大學(xué)海外優(yōu)秀人才引進(jìn)計(jì)劃等項(xiàng)目，是吉林省高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。相關(guān)科研成果多次發(fā)表在國(guó)際著名的學(xué)術(shù)刊物PLoS Pathogens等上，并兩度被國(guó)際著名的Faculty of 1000評(píng)為醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(dòng)物為人類生存提供了必要的能量，然而“人吃五谷，哪有不病”?？萍嫉倪M(jìn)步揭示出侵染性病害是病原微生物侵染植物、動(dòng)物及人類所致。為抵御病原物侵害，秦慶明教授及其研究團(tuán)隊(duì)展開了跨學(xué)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(guó)加州大學(xué)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(shí)的分子、交互致病性等證據(jù)證明侵染生菜的大麗輪枝菌源于侵染草莓的菌株，并根據(jù)生菜抗源篩選鑒定等研究結(jié)果提出有效的防治措施。2005年，他來到德克薩斯A&M大學(xué)，開啟了他跨學(xué)科和領(lǐng)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(xué)術(shù)帶頭人，帶著豐碩成果毅然辭職回國(guó)，投身于吉林大學(xué)植物科學(xué)學(xué)院及人獸共患病研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。站在科技前沿的他，帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)展開了醫(yī)學(xué)及植物病原物、人畜致病菌與植物互作等多學(xué)科交叉融合的跨領(lǐng)域創(chuàng)新研究。

勇于探索 在未知領(lǐng)域中開拓新天地

布病對(duì)于許多人來說很陌生但卻廣泛流行于世界許多國(guó)家。地中海地區(qū)、亞洲、中南美洲是高發(fā)地區(qū)，全世界每年新發(fā)病例約50萬。上世紀(jì)90年代以來，我國(guó)很多已基本控制的地區(qū)又有新的人畜布病流行并日益嚴(yán)重，目前在全國(guó)幾乎所有的牧場(chǎng)，牧區(qū)常年發(fā)生，疫區(qū)縣達(dá)1200多個(gè)，我國(guó)現(xiàn)有布病患者約50萬人，估計(jì)每年新發(fā)病人數(shù)超過10萬人，受威脅人口約3.5億，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)近200億元，給畜牧等行業(yè)帶來嚴(yán)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(dòng)、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(zhǎng)達(dá)三個(gè)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(jìn)入眼結(jié)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(xì)胞的吞噬消毀，并寄生在該細(xì)胞內(nèi)，抗體不易直接發(fā)揮作用，因此難于徹底根治。針對(duì)宿主因子調(diào)控布菌感染的分子機(jī)制不清的狀況，秦慶明教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次展開布菌侵染宿主的功能基因組學(xué)研究，鑒定出大量以前完全未知的對(duì)布菌侵染起關(guān)鍵調(diào)控作用的宿主蛋白因子，首次證實(shí)宿主未折疊蛋白應(yīng)答（UPR）組中的關(guān)鍵因子及其相關(guān)的信號(hào)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(jìn)行胞內(nèi)繁殖和擴(kuò)散的內(nèi)在機(jī)制。這些新發(fā)現(xiàn)的宿主因子可作為控制布菌在體內(nèi)繁殖、擴(kuò)散的潛在藥物靶標(biāo)，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(fā)應(yīng)用于布病防控。目前，秦慶明教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)以當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)研究熱點(diǎn)——未折疊蛋白應(yīng)答機(jī)制為切入點(diǎn)，深入探索布病—寄主互作中完全未知的領(lǐng)域，對(duì)調(diào)控布菌侵染的多個(gè)宿主因子同時(shí)作系統(tǒng)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(chǔ)，為促進(jìn)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和捍衛(wèi)人類健康，挽回因布病造成的經(jīng)濟(jì)損失起到了推動(dòng)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(jiǎn)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(jī)感染性真菌，對(duì)健康的人沒有感染力，但對(duì)缺乏抵抗力的人群如艾滋病患者、結(jié)節(jié)病患者、實(shí)質(zhì)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(jīng)系統(tǒng)并全身播散。隨著人口老齡化、介入醫(yī)療的發(fā)展以及慢性并發(fā)癥加劇等原因感染已呈全球擴(kuò)散趨勢(shì)，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(rèn)Cn為人類機(jī)會(huì)病原菌，但對(duì)宿主因子參與調(diào)控Cn致病的分子機(jī)理知之甚少，對(duì)此，秦慶明及其團(tuán)隊(duì)成員率先對(duì)宿主因子調(diào)控Cn侵染進(jìn)行功能基因組研究，鑒定了大量調(diào)控Cn侵染的新宿主因子并發(fā)現(xiàn)宿主的自噬機(jī)制在Cn侵染過程至關(guān)重要，宿主自噬機(jī)制中的自噬蛋白及其調(diào)控途徑是哺乳動(dòng)物各種疾病的潛在藥物靶標(biāo)蛋白，這項(xiàng)研究為全面防控隱球菌病提供了新的策略和理論基礎(chǔ)；對(duì)開發(fā)有效阻斷Cn在體內(nèi)繁殖擴(kuò)散提供了有利用價(jià)值的靶標(biāo)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(qiáng)致病性之謎

2013年，秦慶明教授參與公益性（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)“保護(hù)地果蔬灰霉病綠色防控技術(shù)研究與示范”。作為子專題“灰霉菌與番茄寄主互作分子基礎(chǔ)研究”負(fù)責(zé)人，他帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)展開了灰霉菌致病分子機(jī)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(hù)地作物常見且較難防治的真菌性病害?；颐咕汕秩?00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(chǎn)期到產(chǎn)后貯存均可發(fā)病，全球每年因該病導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100～1000億美元。隨著我國(guó)果蔬設(shè)施栽培面積迅速擴(kuò)大，大棚內(nèi)的高濕環(huán)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(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。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(yōu)勢(shì)，靠產(chǎn)生大量灰色分生孢子進(jìn)行傳播，具有繁殖快、遺傳變異大和致病性強(qiáng)等特點(diǎn)?；颐咕煌曛g在生物學(xué)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(shù)灰霉菌致病因子，但對(duì)該菌致病過程涉及的因子及其作用機(jī)理了解仍很有限，大量致病因子尚未明確，特別是受遺傳轉(zhuǎn)化效率低等多種因素影響，從全基因組范圍對(duì)灰霉菌致病機(jī)制的研究進(jìn)展一直較緩慢?！?/p>

秦慶明教授及其研究團(tuán)隊(duì)

針對(duì)現(xiàn)況，秦慶明教授帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)深入各地采集取樣，經(jīng)夜以繼日的忘我工作，在優(yōu)化多種條件的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)建立了高效的農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化灰霉菌體系并采用該體系構(gòu)建了目前在國(guó)際上已知的最大的灰霉菌ATMT突變體庫(kù)，對(duì)多種不同作物進(jìn)行篩選，獲得了2000多個(gè)致病表型有明顯變化及有寄主?；缘耐蛔凅w，為從整個(gè)基因組范圍內(nèi)闡明灰霉菌致病機(jī)理奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)和理論基礎(chǔ)，為防治灰霉病提供新的作用靶點(diǎn)，對(duì)于研發(fā)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(dǎo)作用。

承傳創(chuàng)新 打造國(guó)際一流科研團(tuán)隊(duì)

秦慶明教授認(rèn)為，傳承創(chuàng)新工作關(guān)乎事業(yè)的繼承和發(fā)展，作為導(dǎo)師不僅要教書育人更要注重引導(dǎo)、發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)人才。在他的言傳身教下，目前秦慶明教授的研究團(tuán)隊(duì)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(guó)家級(jí)和吉林大學(xué)校級(jí)創(chuàng)新研究資助的大學(xué)生10多人，他們主要從事生化、分子細(xì)胞生物學(xué)、生物信息學(xué)、病原微生物學(xué)、分子病理學(xué)、免疫學(xué)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域的研究，他期望隊(duì)員的科研究背景互補(bǔ)能促進(jìn)團(tuán)隊(duì)在人畜共患病研究和植物病害防治領(lǐng)域中有更大的創(chuàng)新突破。為提供廣闊的研究平臺(tái)，盡快使團(tuán)隊(duì)研究達(dá)到國(guó)際一流的研究水平，他與美國(guó)德克薩斯A&M大學(xué)、普渡大學(xué)、加州大學(xué)戴維斯分校等多所世界著名大學(xué)的有關(guān)教授就醫(yī)學(xué)及植物病原-寄主互作的分子機(jī)理、病原物策反宿主因子成功侵染及植物病原致病機(jī)理、病害防治等方面展開了長(zhǎng)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(shí)間，組建一支15人左右以工作在科研教學(xué)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(qiáng)、崇尚科學(xué)研究和富有奉獻(xiàn)精神的科研團(tuán)隊(duì)，以扎實(shí)的研究功底、高效的工作效率、富有創(chuàng)新和樂于奉獻(xiàn)的精神為我國(guó)農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的安全生產(chǎn)及人類的安全和健康作出貢獻(xiàn)?？?/p>