中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)兩團隊科研成果登同期《Science》雜志

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 方夢宇）10月9日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙忠教授團隊和季恒星教授團隊的兩項科研成果在《Science》雜志上刊發(fā)。

其中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院趙忠教授團隊通過發(fā)育生物學(xué)和植物病毒學(xué)兩個領(lǐng)域的交叉研究，找到了植物干細胞免疫病毒的關(guān)鍵因子—WUSCHEL（WUS）蛋白，揭示了植物干細胞的廣譜抗病毒機制。該成果以“WUSCHEL triggers innate antiviral immunity in plant stem cells”為題發(fā)表在《Science》雜志上。

目前，植物病毒病害已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的第二大病害，植物一旦染上病毒將帶來毀滅性的后果，比如在水稻中由稻飛虱傳播的病毒（條紋葉枯病和黑條矮縮?。┮坏┍l(fā)，輕則減產(chǎn)16%左右，重則絕收。

盡管國內(nèi)外研究人員已經(jīng)從多個角度進行了大量的研究，但是對于植物干細胞存在廣譜抗病毒能力的原因仍然不清楚。由于病毒種類繁多，現(xiàn)有的抗病毒手段只能針對少數(shù)的病毒，且隨著病毒不斷進化，抗性也會逐漸減弱。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙忠團隊另辟蹊徑，以傳統(tǒng)的莖尖脫毒技術(shù)為靈感來源，歷經(jīng)8年潛心研究，發(fā)現(xiàn)WUS是一個存在于植物干細胞中的關(guān)鍵抗病毒蛋白。這個蛋白受病毒感染誘導(dǎo)，并且通過直接抑制一類甲基轉(zhuǎn)移酶基因，影響了細胞參與蛋白質(zhì)合成的主要細胞器-核糖體的組裝，從而降低了蛋白質(zhì)合成速率。這將直接導(dǎo)致病毒不能利用植物細胞完成自身蛋白質(zhì)的翻譯，以及病毒的復(fù)制和組裝的過程，從而抑制了病毒的傳播。

同時，WUS蛋白也可以成為其他細胞抵抗病毒的“利器”，研究人員在植物其它細胞中表達WUS蛋白，可以保護植物免受病毒的感染。同時研究人員還檢查了多種病毒，并證實WUS蛋白均可以抑制這些病毒對植物細胞的感染，說明WUS蛋白介導(dǎo)的干細胞病毒免疫具有廣譜性。

這項工作研究了植物分生組織存在的廣譜抗病毒免疫活性，第一次發(fā)現(xiàn)在病毒抗性和分生組織維持基因之間存在如此精確的分子連接。下一步，團隊計劃將成果應(yīng)用到育種中，基于蛋白質(zhì)人工進化技術(shù)，篩選高抗病蛋白，并利用生物技術(shù)轉(zhuǎn)入多種作物中，以得到廣譜高抗病的作物新品種。

另外，中國科大化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院季恒星教授研究組與合作者在新型鋰離子電池電極材料研究方面取得重大突破：全新設(shè)計的黑磷復(fù)合材料使兼具高容量、快速充電且長壽命的鋰離子電池成為可能。該成果以“Black Phosphorus Composites with Engineered Interfaces for High-Rate High-Capacity Lithium Storage”為題發(fā)表。

電動汽車愈發(fā)受到市場青睞，但漫長的充電時間是個難題。傳統(tǒng)燃油汽車僅需五分鐘即可滿油增程500公里，而目前市售最先進的電動汽車則需要“坐等”充電一小時才能達到同樣增程效果。發(fā)展具有快速充電能力的大容量鋰離子電池一直是該行業(yè)的重要目標。

電極材料是決定電池性能指標的關(guān)鍵因素之一。“我們希望能夠發(fā)現(xiàn)一款既能在綜合性能指標方面給行業(yè)以期待，又能適應(yīng)工業(yè)化電池生產(chǎn)流程的電極材料?！奔竞阈钦f。

論文第一作者、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心博士研究生金洪昌介紹，能量通過鋰離子與電極材料的化學(xué)反應(yīng)進出電池，因此電極材料對鋰離子的傳導(dǎo)能力是決定充電速度的關(guān)鍵;另一方面，單位質(zhì)量或體積的電極材料容納鋰離子的多少也是重要因素。

“我們采用常規(guī)的工藝路線和技術(shù)參數(shù)將黑磷復(fù)合材料做成電極片。實驗室的測量結(jié)果表明，電極片充電9分鐘即可恢復(fù)約80%的電量，2000次循環(huán)后仍可保持90%的容量。”共同第一作者、中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員辛森介紹，如果能實現(xiàn)這款材料大規(guī)模生產(chǎn)，找到匹配的正極材料及其他輔助材料，并針對電芯結(jié)構(gòu)、熱管理和析鋰防護等進行優(yōu)化設(shè)計，將有望獲得能量密度達350瓦時/千克并具備快充能力的鋰離子電池，使電動汽車的用戶體驗上升一個臺階。

“在新技術(shù)的基礎(chǔ)上，團隊將繼續(xù)探索認識電極材料的微觀結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和電化學(xué)反應(yīng)過程等基礎(chǔ)科學(xué)問題，掌握以界面工程為例的化學(xué)手段，同時了解產(chǎn)業(yè)界對核心材料的性能需求，這也是推進消費電子、電動汽車等相關(guān)行業(yè)發(fā)展的必備條件?！奔竞阈潜硎?。