追根溯源 抵御病原物侵害——记吉林大学植物科学学院秦庆明教授

本刊记者　范国轩

追根溯源 抵御病原物侵害
——记吉林大学植物科学学院秦庆明教授

本刊记者范国轩

秦庆明，吉林大学植物科学学院教授，博士生/后导师，作为优秀海外人才于2012年3月回到吉林大学继续从事医学及植物病原菌-寄主互作分子机理等领域的研究工作。目前主持国家自然科学基金，吉林大学海外优秀人才引进计划等项目，是吉林省高层次创新创业人才。相关科研成果多次发表在国际著名的学术刊物PLoS Pathogens等上，并两度被国际著名的Faculty of 1000评为医学领域具有重大意义或影响的研究成果。

“食物”是生存之根本，植物、动物为人类生存提供了必要的能量，然而“人吃五谷，哪有不病”。科技的进步揭示出侵染性病害是病原微生物侵染植物、动物及人类所致。为抵御病原物侵害，秦庆明教授及其研究团队展开了跨学科研究，解析致病路径，寻找有效病害治理方法。

2002年，秦庆明博士来到美国加州大学戴维斯分校，开始了他十年海外高效的科研生涯。他首次用详实的分子、交互致病性等证据证明侵染生菜的大丽轮枝菌源于侵染草莓的菌株，并根据生菜抗源筛选鉴定等研究结果提出有效的防治措施。2005年，他来到德克萨斯A&M大学，开启了他跨学科和领域研究征程并获系列重要科研成果。2012年，他作为病原－寄主分子互作学术带头人，带着丰硕成果毅然辞职回国，投身于吉林大学植物科学学院及人兽共患病研究教育部重点实验室。站在科技前沿的他，带领研究团队展开了医学及植物病原物、人畜致病菌与植物互作等多学科交叉融合的跨领域创新研究。

勇于探索 在未知领域中开拓新天地

布病对于许多人来说很陌生但却广泛流行于世界许多国家。地中海地区、亚洲、中南美洲是高发地区，全世界每年新发病例约50万。上世纪90年代以来，我国很多已基本控制的地区又有新的人畜布病流行并日益严重，目前在全国几乎所有的牧场，牧区常年发生，疫区县达1200多个，我国现有布病患者约50万人，估计每年新发病人数超过10万人，受威胁人口约3.5亿，经济损失高达近200亿元，给畜牧等行业带来严重的打击，也极大地威胁着人类的健康。

布病是由布鲁氏杆菌（布菌）侵染引起的人畜共患急性或慢性传染病。布菌是一种不活动、微小多形性革兰氏阴性杆菌，传染性大。牛、羊、猪等家畜最易感染并大量存在于宿主的尿粪、奶液等分泌物及皮毛中，排菌可长达三个月以上。人类接触带菌家畜或食用病畜及其乳制品，吸入含菌的尘土或进入眼结膜皆可感染。由于毒力布菌菌株有菲薄的荚膜，侵入人体后能抵抗吞噬细胞的吞噬消毁，并寄生在该细胞内，抗体不易直接发挥作用，因此难于彻底根治。针对宿主因子调控布菌感染的分子机制不清的状况，秦庆明教授领导的研究团队在国际上首次展开布菌侵染宿主的功能基因组学研究，鉴定出大量以前完全未知的对布菌侵染起关键调控作用的宿主蛋白因子，首次证实宿主未折叠蛋白应答（UPR）组中的关键因子及其相关的信号途径是布菌侵染所必需的，阐析了布菌策反利用宿主因子进行胞内繁殖和扩散的内在机制。这些新发现的宿主因子可作为控制布菌在体内繁殖、扩散的潜在药物靶标，作用于这些因子的抑制因子如siRNA分子、化合物等也可直接被研发应用于布病防控。目前，秦庆明教授领导的研究团队以当前生物医学研究热点——未折叠蛋白应答机制为切入点，深入探索布病—寄主互作中完全未知的领域，对调控布菌侵染的多个宿主因子同时作系统研究。他们的研究打开了布病研究中宿主功能基因组研究的大门，为布病防控提供了新的策略和理论基础，为促进畜牧业的可持续发展和捍卫人类健康，挽回因布病造成的经济损失起到了推动作用。

开拓视野 寻找阻断新型隐球菌侵染的途径

新型隐球菌（简称Cn）是一种普遍存在的酵母菌，可在植物、昆虫、线虫、鸟类及家畜等中存活，是一种伺机感染性真菌，对健康的人没有感染力，但对缺乏抵抗力的人群如艾滋病患者、结节病患者、实质器官移植患者、使用类固醇或其他免疫抑制剂治疗的患者造成危害，它能侵害患者中枢神经系统并全身播散。随着人口老龄化、介入医疗的发展以及慢性并发症加剧等原因感染已呈全球扩散趋势，每年有超过60万的艾滋病患者因感染而死亡。虽然早已确认Cn为人类机会病原菌，但对宿主因子参与调控Cn致病的分子机理知之甚少，对此，秦庆明及其团队成员率先对宿主因子调控Cn侵染进行功能基因组研究，鉴定了大量调控Cn侵染的新宿主因子并发现宿主的自噬机制在Cn侵染过程至关重要，宿主自噬机制中的自噬蛋白及其调控途径是哺乳动物各种疾病的潜在药物靶标蛋白，这项研究为全面防控隐球菌病提供了新的策略和理论基础；对开发有效阻断Cn在体内繁殖扩散提供了有利用价值的靶标分子或直接可利用的药物siRNA分子，为Cn感染患者提供了治愈的可能。

热心公益 从全基因组范围破解灰霉菌强致病性之谜

2013年，秦庆明教授参与公益性（农业）科研专项“保护地果蔬灰霉病绿色防控技术研究与示范”。作为子专题“灰霉菌与番茄寄主互作分子基础研究”负责人，他带领研究团队展开了灰霉菌致病分子机理研究。

灰霉病是由灰霉菌侵染引起的一种世界性植物病害，是露地和保护地作物常见且较难防治的真菌性病害。灰霉菌可侵染200多种不同的寄主植物，包括几乎所有的蔬菜及果树作物，从产期到产后贮存均可发病，全球每年因该病导致的经济损失达100～1000亿美元。随着我国果蔬设施栽培面积迅速扩大，大棚内的高湿环境使灰霉病逐步上升为主要病害，极大地影响了果蔬及花卉等产品的产量和品质。言及灰霉菌，秦庆明教授说：“灰霉菌能在0℃以下的低温条件下存活，具有低温致病的优势，靠产生大量灰色分生孢子进行传播，具有繁殖快、遗传变异大和致病性强等特点。灰霉菌不同菌株之间在生物学特性、致病性和抗药性等方面均存在较大的差异。虽然目前已鉴定了少数灰霉菌致病因子，但对该菌致病过程涉及的因子及其作用机理了解仍很有限，大量致病因子尚未明确，特别是受遗传转化效率低等多种因素影响，从全基因组范围对灰霉菌致病机制的研究进展一直较缓慢。”

秦庆明教授及其研究团队

针对现况，秦庆明教授带领研究团队深入各地采集取样，经夜以继日的忘我工作，在优化多种条件的基础上，研究团队建立了高效的农杆菌转化灰霉菌体系并采用该体系构建了目前在国际上已知的最大的灰霉菌ATMT突变体库，对多种不同作物进行筛选，获得了2000多个致病表型有明显变化及有寄主专化性的突变体，为从整个基因组范围内阐明灰霉菌致病机理奠定了坚实的物质和理论基础，为防治灰霉病提供新的作用靶点，对于研发新型高效杀菌剂及制定灰霉病防控新策略等具有重要的指导作用。

承传创新 打造国际一流科研团队

秦庆明教授认为，传承创新工作关乎事业的继承和发展，作为导师不仅要教书育人更要注重引导、发现和培养人才。在他的言传身教下，目前秦庆明教授的研究团队已有青年骨干教师4人，博士后2人、博士生4人，硕士研究生5人和获得国家级和吉林大学校级创新研究资助的大学生10多人，他们主要从事生化、分子细胞生物学、生物信息学、病原微生物学、分子病理学、免疫学等多学科交叉领域的研究，他期望队员的科研究背景互补能促进团队在人畜共患病研究和植物病害防治领域中有更大的创新突破。为提供广阔的研究平台，尽快使团队研究达到国际一流的研究水平，他与美国德克萨斯A&M大学、普渡大学、加州大学戴维斯分校等多所世界著名大学的有关教授就医学及植物病原-寄主互作的分子机理、病原物策反宿主因子成功侵染及植物病原致病机理、病害防治等方面展开了长期的合作研究。谈到下一步打算，秦庆明教授心中充满了希望。他希望用约4～5年的时间，组建一支15人左右以工作在科研教学一线的青年教师为骨干及博士后和硕士、博士生为主的年富力强、崇尚科学研究和富有奉献精神的科研团队，以扎实的研究功底、高效的工作效率、富有创新和乐于奉献的精神为我国农业、畜牧业的安全生产及人类的安全和健康作出贡献。科