黑土地上的科研突围：破解植物病毒密码

　　在我国加快实现高水平农业科技自立自强的征程中，一群扎根东北的科研工作者正不懈探索破解作物病害防治的难题。东北农业大学植物保护学院教授程晓非，带领团队在植物病毒学领域深耕不辍，从发现植物病毒编码离子通道到解析病毒抑制植物免疫的分子机制，一系列原创性成果不仅拓展了植物病毒学的认知边界，更以科技赋能东北大豆、马铃薯等主粮作物的抗病育种，为端稳“中国饭碗”、守护国家粮食安全贡献着东农人的科研力量。

　　程晓非科研团队师生合影

　　东北农业大学是全国农业科学研究的重镇，黑土地的病虫害防治直接关系到国家粮食安全。该校植物保护专业曾在害虫生物防治、大豆病毒病及杂草学领域处于全国领先地位，张明厚先生更曾凭借大豆病毒病研究成果斩获国家科技进步奖。然而，随着学科带头人退休及人才流失，植物病毒学研究一度陷入断层困境。2017年底，程晓非从长三角出发，北上入职东北农业大学并迅速组建团队，在学科"空白区"实现了从无到有的突破性发展。

　　我国是一个生物灾害十分严重的国家。据农业农村部数据，我国每年因植物病毒病导致的农作物减产超过10%，大豆、马铃薯等主粮作物深受其害。而东北作为全国最大的大豆产区和重要的马铃薯种薯基地，构建病毒病害防控的“科技防火墙”刻不容缓。带着国家自然科学基金优秀青年基金项目、国家重点研发计划课题等重任，程晓非团队锚定植物病毒致病机制与抗病毒策略两大核心方向，在北疆开启了一场与时间赛跑的科研攻坚。

在病毒与植物的“攻防战”中破译密码

　　植物与病毒的博弈，是一场持续亿万年的“军备竞赛”。程晓非团队的实验室里，每天都在上演微观世界的“攻防推演”。

　　2024年5月，程晓非团队在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表重磅成果，首次在植物病毒中发现功能性离子通道蛋白——马铃薯Y病毒科病毒编码的6K1蛋白。这项历时七年的研究成果揭示，6K1蛋白能在宿主细胞膜上形成疏水通道，破坏细胞离子平衡，为病毒侵染打开缺口。更重要的是，团队发现同科病毒的同源蛋白均具备类似功能，这为靶向离子通道的抗病毒药物研发奠定了理论基础。以往针对植物病毒病的防治主要依赖传统农药，而6K1离子通道的发现，为开发高效、环保的新型抗病毒制剂提供了全新分子靶点。相关成果被同行学者陈剑平院士团队评价为“开辟了植物病毒致病机制研究的新领域”。

　　植物的水杨酸信号通路，是抵御病毒入侵的重要防线之一。但狡猾的病毒总能找到突破口。程晓非团队在《自然·通讯》(Nature Communications)、《整合植物生物学杂志》(Journal of Integrative Plant Biology)等期刊连发论文，揭示了不同类型病毒抑制水杨酸免疫通路的“多样策略”：芜菁花叶病毒的NIb蛋白通过阻断水杨酸受体NPR1的SUMO化修饰，使防御信号“失效”;苜蓿花叶病毒的CP蛋白招募宿主E3泛素连接酶，直接降解NPR1;甜菜严重曲顶病毒的V2蛋白则“劫持”核输出因子，将NPR1“驱逐”出细胞核。这些发现串起了病毒致病的关键链条，更证实了水杨酸通路在广谱抗病毒中的核心作用。基于此，团队开发出以植物免疫小肽为核心的新型防控策略，为大豆花叶病毒、马铃薯X病毒等病害防治奠定坚实基础。

　　程晓非的科研版图始终与国际前沿紧密接轨。曾先后在不同的国际顶尖实验室学习、进修、开展合作：2008年博士在读期间，受浙江大学导师周雪平老师的委派，前往美国Noble Foundation做蛋白质结构方面的访问学者一年;2013年工作后，去往加拿大农业部开展了为期三年半的植物病毒病博士后和Research Fellow的科研工作;2024年回东北的第七年，基于团队实验进展需要，再次前往西班牙国家生物技术中心开展为期半年的高级访问学者合作研究。目前，团队与西班牙高等研究理事会(CSIC)共建的“东北农业大学农作物健康国际联合实验室”，成为中外病毒学研究的“桥梁”。双方联合培养博士研究生，共享冷冻电镜、晶体衍射仪、超分辨率显微镜等平台资源，在病毒致病机制解析、抗病毒技术研发等领域形成持续产出。近五年，团队在《美国科学院院刊》等TOP期刊发表论文30余篇，获中国农学会青年科技奖、黑龙江省植物保护学会科学技术一等奖等荣誉。

科技赋能，实验室成果扎根田间地头

　　黑龙江是我国最重要的商品粮基地，大豆产量占全国1/2，马铃薯种植面积约占全国1/5。针对大豆病毒病，程晓非团队通过解析病毒与大豆互作的分子机制，鉴定出多个抗病候选基因，为培育广谱抗病品种奠定坚实基础;针对马铃薯种薯脱毒难的问题，团队筛选高效抗病毒化合物，改进组培脱毒流程，提升脱毒效率，保障种薯质量安全。程晓非团队还与黑龙江省农投集团等龙头企业建立联合攻关机制，将实验室的“分子靶标”转化为产业端的“防控方案”，构建基于植物病毒的基因编辑高效递送系统，解决大豆基因编辑难的卡脖子难题。研发的病毒快速检测试剂盒，让基层农技人员在田间地头即可完成病害诊断，将防控窗口期缩短48小时以上。

在黑土地上播撒科研“火种”

　　东北农业大学是新中国建立的第一所农业高校，这里既是科研高地，更是育人基地，程晓非深知 “立德树人” 的分量。团队从本科实习生到硕士、博士研究生再到新入职的青年教师，科研工作严格把关，教学指导从不松懈。团队定期的组会、研究进展汇报、文献阅读汇报等亲自指导。每次组会，他都会带着学生逐字分析文献，从病毒蛋白的一个氨基酸突变追问到整个信号通路的调控逻辑。在这样的科研环境下，团队成功解析了6K1蛋白的功能，开发出基于AI的病毒蛋白互作预测模型，筛选了多个广谱抗病毒化合物。近五年，团队培养的20余名研究生中，多人赴海外顶尖实验室深造，10人进入科研院所和企业，成为农业科技战线的新生力量。

　　如今的东北农业大学，正以“一体两翼”学科发展战略(以北方寒地现代化大农业学科集群为主体，以畜产品生产与加工、农产品生产与加工两大学科群为两翼)向世界一流大学进军。程晓非团队的实验室里，新的攻关已经启动——针对气候变化下病毒病流行趋势的预测模型、基于植物病毒的基因编辑高效递送系统、基于人工智能的抗病毒基因设计……每一个方向，都瞄准着农业现代化的前沿。团队还与德国马克斯·普朗克科学促进学会(MPG)、加拿大农业及农业食品部(AAFC)、西班牙高等研究事理会等国际顶尖科研机构开展深度合作，将创新成果辐射全球。这既是服务东北全面振兴的重要举措，更是践行中国农业科技工作者的时代使命——让每一粒种子都抵御病毒侵袭，让每一寸土地都孕育丰收希望。

　　从“鱼米之乡”到“北大仓”，变的是科研阵地，不变的是科技报国的初心。程晓非和他的团队，正用日复一日的坚守与突破，在黑土地上书写着农业科技自立自强的新篇章。

责任编辑：汪编辑