種植小麥的農戶都知道,由於往年的暖冬氣候,菌源基數大,小麥條銹病、赤黴病及白粉病等病害預計偏早、偏重爆發,需要及時噴藥防治。這幾種小麥主要病害,均採取「預為主,治為輔」的防治方案。小麥赤黴病防治一直困擾著眾多科學家和農戶,所幸的是,近日該難題的解決方案有了新的突破。
近日,國際著名學術期刊《Science》發表了一篇關於「小麥赤黴病」的論文,內容指出我國山東農業大學的科研團隊經過長時間努力,成功從小麥近緣植物長穗偃麥草中提取並克隆了抗赤黴病基因Fhb7,並揭示了其抗病性的分子機制。
目前,已有多家單位採用攜帶該抗病基因的小麥品種實行種植試驗,效果呈現出穩定的赤黴病抗性。該研究結果為解決小麥赤黴病防治這一世界難題找到了新的突破口!
小麥赤黴病
小麥赤黴病是全球糧食生產中的一大威脅,感染該病害可導致小麥減產10-20%,發病嚴重時可造成80%以上的損失甚至絕產。感染赤黴病的小麥植株的麥粒比較乾癟,而且澱粉和蛋白質的含量特別低。因此,後期加工製作的出粉率也會特別低。除了產量問題,其產生的嘔吐毒素還可能會危及食品和飼料安全,可引起人畜中毒。而且,嘔吐毒素可以在人體和動物體內逐漸累積毒素,引起免疫力降低等副作用。
根據中國工程院院士,專注於小麥赤黴病研究的作物遺傳育種學家程順和介紹,小麥赤黴病是一種危害大且防止困難的真菌性病害,培育抗病品種是眾多科學家一直在攻克的研究項目。然而全球關於小麥赤黴病的研究少有突破性進展,特別是小麥種質資源中能提取到的赤黴病抗性基因很稀少。
孔令讓教授和一些團隊成員
此次論文發表中提及的山東農業大學研究團隊由孔令讓教授帶領,經過為期20年的研究,終於發現小麥近緣植物長穗偃麥草7E染色體長臂末端攜帶抗赤黴病主效基因,並經過國際統一命名為Fhb7。經過一系列探索,團隊成員成功將該基因轉移到小麥品種上,並經過種植試驗證實其在抗病育種中的穩定抗性和應用價值。
此外,Fhb7基因除了表現出赤黴病抗性外,對多種鐮刀菌病原體具有抗性,譬如對小麥莖基腐病也表現出顯著抗性。
Fhb7的跨物種轉移和抗赤黴病分子機理
近幾年,山東農業大學的科研團隊已經將攜帶Fhn7基因的小麥種子材料派送到30多個育種單位,用於小麥赤黴病康抗性品種改良。目前已有多個小麥新品系進入國家、安徽省、山東省預備試驗和區域試驗,被納入我國小麥良種聯合攻關計劃 。
中國工程院院士,雜交水稻之父袁隆平也表示,Fhb7基因是改良和創新禾穀類作物種質的稀有基因,在育種領域的推廣應用將有效提高中國農作物種質資源的創新水平,為產業提質增效、確保國家糧食安全提供重要保障。