2025年10月30日

国际顶级期刊

《自然》

再次刊登我校园艺科学与工程学院

李宏博教授科研成果

“继2022年首次在《自然》发表学术文章后，我们的最新研究成果再次登上《自然》，非常激动，这既是肯定更是激励。”作为主要完成人（共同第一作者），这位2024年刚刚入职的年轻教授，在国际著名学术期刊《自然（Nature）》发表了题为“Plug-in Strategy for Resistance Engineering Inspired by Potato NLRome”的研究论文，悄然完成了他科研生涯的又一次跨越。

李宏博介绍，该研究构建了全球最大的马铃薯抗病基因资源库，挖掘出三个我国自主知识产权的抗晚疫病基因，并由此提出了基因Plug-in（插件式）抗病育种新策略，为培育持久抗病的马铃薯品种开辟了全新路径。山东农业大学为该研究第三完成单位。

李宏博教授（右一）参与的“有害突变二维图谱指导杂交马铃薯育种”研究成果入选“10项2024中国农业科学重大进展”

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据了解，马铃薯晚疫病是全球重大农作物病害之一，也是被农业农村部列入我国《一类农作物病虫害名录》的8个重大病害之一，其爆发曾造成史上著名的“爱尔兰大饥荒”。尽管全球用在马铃薯生产上的农药超过70%是用于防治马铃薯晚疫病，但每年仍造成近百亿美元损失。造成马铃薯晚疫病的是致病疫霉，它具有独特的生物学特性。这类病原菌并非传统认为的真菌或细菌，而是一种卵菌——能进行有性生殖的真核生物，细胞壁成分为纤维素而非真菌那种几丁质。该病原菌兼具土壤传播和空气传播的特性，这使得它扩散迅速，而且早期不易被发现，一旦发现染病已错过最佳防治时期，需要追加喷施更多农药。

由于病原菌致病疫霉的基因组结构复杂，变异迅速，目前农业育种中使用的抗病基因快速失去功能，亟待进一步挖掘新的晚疫病抗性基因资源。

“在攻读博士学位期间，我就在黄三文院士团队从事马铃薯基因组学与抗病基因挖掘研究。入职山东农业大学后，我延续并深化了前期工作，在黄三文院士的指导下，与团队成员共同通过基因组分析，对马铃薯抗病基因进行了精细注释，构建了包含近4万个抗病基因的‘马铃薯抗病基因组’，建立了目前植物界最完整、规模最大的抗病基因资源库，揭示了识别和辅助两类抗病基因在序列和功能上的分化特征，并阐明了它们与具有不同进化潜力的病原菌之间的协同演化规律。”李宏博说。

基于这一抗病基因资源库，研究团队利用比较和演化基因组学方法，成功挖掘出三个新抗晚疫病基因。其中第三个基因尤为独特，它就像一个自带“插件”的智能系统。以往的抗晚疫病基因结构相对固定，而这个基因在标准结构之外，还额外携带了一个被称为“HMA”的功能模块，团队成员形象地称其为“插件”。“插件”就像杀毒软件的识别库，能够直接识别并结合病原菌的关键部位，从而激活植物的免疫系统，赋予作物更强的抗病能力。

马铃薯NLRome中Type I和Type II两类抗病基因的演化特征

因此，研究团队在对其抗病机理的深入解析基础上提出了“Plug-in（插件式）”抗病育种新策略。“如果把抗病基因比作手机，我们就是找到了即插即用的功能模块。”黄三文院士打比方说。

“插件式”策略的提出，为设计广谱、持久抗病的作物品种提供了充满想象力的全新方案。未来，科研人员或许只需根据病原菌效应子的变异趋势，提前设计抗病“插件”模块，便可设计出持久抗病的作物品种，从而更主动灵活地应对不断变异的农作物病害。

“相信，随着基因编辑技术的不断发展，‘插件式’策略有望成为作物抗病育种的重要工具之一。”李宏博说，“下一步，我们将进一步加强与校内外科研团队的交流与合作，围绕番茄、马铃薯及其他茄科作物重大病害，开展抗病基因的系统挖掘研究，探索抗病基因理性利用的新方法。为加快科技自立自强，引领发展新质生产力，更好服务保障国家粮食安全作出新的更大贡献。”

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09678-5

李宏博教授简介

李宏博，博士，教授，博士生导师，山东省“泰山学者”青年专家，入选山东省青年科技人才托举工程。先后于山东农业大学园艺学院和中国农业科学院蔬菜花卉研究所获学士和硕士学位，2024年获荷兰瓦赫宁根大学博士学位，师从中国科学院院士黄三文研究员和荷兰皇家科学与人文学会院士Richard Visser教授。

他主要从事蔬菜作物比较基因组学与泛基因组研究，建立了茄科和葫芦科蔬菜作物的比较基因组学研究体系，构建了黄瓜、野生番茄和马铃薯的泛基因组。他利用泛基因组图谱，系统挖掘了调控产量、抗性及开花时间等农艺性状的关键基因与变异，为近缘野生种质资源在作物遗传改良中的应用提供了重要的组学基础与思路。其参与完成的“有害突变二维图谱指导杂交马铃薯育种”研究成果，入选2024年度中国农业科学重大进展。

他在高水平学术期刊上发表多项重要成果，以第一或通讯作者（含共同）在Nature（2022、2025）、Nature Genetics（2023）、Annual Review of Plant Biology（2025）、Nature Communications（2022）、SCIENCE CHINA Life Sciences（2023）等期刊发表论文10篇，总被引1800余次。部分研究成果入选ESI高被引论文，获Faculty Opinions（原F1000 Prime）推荐，并被Nature、Science、Cell、Nature Review Genetics等国际权威期刊专文评述与引用，并被Nature,Nature Genetics等期刊高亮点评。

他积极参与学术服务，担任Nature Genetics、Genome Biology、Advanced Science、Plant Physiology等期刊审稿人，兼任中国园艺学会青年分会常务理事、山东省植物生理与分子生物学学会理事等职务。

来源：党委宣传部（新闻中心） 园艺学院

编辑：郭海涵 张圣晗审校：胡学俭 李涛 张钦龙 王琪 赵然

山东农业大学融媒体中心出品

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