突破! 中国科学家找到解决小麦赤霉病问题的关键″钥匙″

日期:04-10-2020

世界农化网中文网报道： 小麦赤霉病不仅导致小麦减产，食用病麦还会使人中毒，被称为小麦“癌症”。三十多年来，对付赤霉病的研究全球都无突破性进展。

北京时间4月10日，国际知名学术期刊《科学》（Science）在线发表文章称，来自中国的山东农业大学科研团队经过长期努力，首次从小麦近缘植物长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病基因Fhb7，并揭示了其抗病分子机制。携带该基因的材料已被多家单位用于小麦育种，表现出稳定的赤霉病抗性。这一发现为解决小麦赤霉病这一世界性难题找到了关键“钥匙”。


小麦赤霉病是全球小麦生产中面临的重大病害，也是威胁世界粮食生产和食品安全的重大难题。该病由镰刀菌属真菌侵染而产生，可导致小麦减产10%—20%，严重时达80%—90%，重病田可致绝收。感染赤霉病的小麦籽粒干瘪，淀粉与蛋白质含量降低，出粉率降低，湿面筋含量减少。更为重要的是，其产生的呕吐毒素严重污染食品和饲料，被世界卫生组织定为天然存在的最危险的食品污染物，可引起人畜中毒。呕吐毒素同时可在人和哺乳动物体内逐渐积累，诱发免疫功能下降等慢性毒副作用。

据中国工程院院士、长期致力于小麦赤霉病研究的作物遗传育种学家程顺和介绍，小麦赤霉病是世界范围内极具毁灭性且防治困难的真菌病害，培育与利用抗病品种是首要选择。但是，受制于理论认知和技术水平，半个多世纪以来，关于赤霉病的研究全球鲜有突破性进展，特别是小麦种质资源中可用的主效抗赤霉病基因非常稀少。


该团队负责人、山东农业大学孔令让教授向科技日报记者介绍，经过20年持续研究，我们发现小麦近缘植物长穗偃麦草7E染色体长臂末端携带抗赤霉病主效基因，并在国际上统一命名为Fhb7。历经抗病基因初定位、精细定位、图位克隆、抗病分子机制解析等长期探索，团队最终成功将该基因转移至小麦品种，并明确了其在小麦抗病育种中的稳定抗性和应用价值。研究同时表明，Fhb7基因对很多镰刀菌属病原菌具有广谱抗性，携带该基因的小麦品系在抗赤霉病的同时，对小麦另一重大病害茎基腐病也表现出了明显抗性。


科技日报记者了解到，几年来，科研团队已将携带Fhb7基因的小麦种质材料分发到30多家育种单位，用于小麦赤霉病抗性的遗传改良，并在山东、河南、江苏、安徽等小麦主产区进行了广泛试验。表型调查发现，在多种遗传背景下，Fhb7基因能显著提高小麦对赤霉病的抗性，同时对产量无负面影响。目前，携带Fhb7基因的多个小麦新品系已经进入国家、安徽省、山东省预备试验和区域试验，并被纳入我国小麦良种联合攻关计划，为从源头上解决小麦赤霉病问题提供了解决方案。


“该研究成果同时表明，Fhb7基因可以有效分解呕吐毒素，产生解毒效应，这一特性有望在粮食深加工和饲料工业中得到广泛应用。”美国国家科学院院士、北京大学现代农业研究院首席科学家邓兴旺告诉记者。

Fhb7基因的发现和抗病机制解析对水稻、玉米等作物育种同样具有重要意义。中国工程院院士、“杂交水稻之父”袁隆平表示，Fhb7基因是禾谷类作物种质改良和创新的难得基因，其在育种领域的推广应用，将有力提升我国农作物种质资源创新水平，为产业提质增效、确保国家粮食安全提供重要保障。