■通訊員 靳軍 本報記者 張行勇
陝西楊凌,西北農林科技大學北校區,黃土高原地質的鳳崗五臺山東南腳下有一排土窯洞,是上世紀30年代初期,于右任先生籌建學校而挖掘建造的,人們親切地稱之為「於窯」。此後,這些窯洞就成了該校教師的宿舍。時光荏苒,上世紀70年代末,於窯中的一孔窯洞變成了學校植物保護學院的實驗室。更傳奇的是,從這孔窯洞裡先後走出了兩位中國工程院院士。
李振岐窯洞做溫室,首次鎖定條銹病「匪巢」
李振岐院士(左)與康振生(右)
1950年,新中國遭遇了全國範圍內的小麥條銹病大流行。小麥患病後在葉片、葉鞘、莖稈等部位產生鐵鏽色的皰狀病症,人們就給它起名銹病,也叫「黃疸病」。當年,我國損失小麥60億公斤,小麥銹病成為影響我國小麥生產的第一大病害。
當時,從西北農業學院植物保護系畢業留校任教剛滿一年的李振岐,和原陝西農科院植保專家路端誼、劉漢文等青年科技骨幹,成為研究和防治小麥條銹病的全國性協作委員會成員。
小麥條銹病病菌從哪裡來?它們是怎樣為非作歹的?在沒有多少資料可借鑑的情況下,李振岐和同事們在西北小麥產區進行了廣泛調查,同時創造性地開展室內外接種試驗和太白山區不同海拔高度田間試驗,經過6年艱苦工作,李振岐掌握了菌「匪」的基本特點,寫出了一篇具有劃時代意義的學術論文——《陝、甘、青小麥條銹病發生規律之初步研究》,為研究中國小麥條銹病的流行體系奠定了基礎。
1956年,抗條銹病的高產小麥品種「碧螞1號」也逐漸出現抗性「喪失」情況,此後,每隔幾年,就有大範圍種植的小麥良種倒在條銹病的魔爪下,我國小麥主栽品種被迫更新換代。面對小麥生產這一重大問題,李振岐帶領團隊又開始了新一輪的「剿匪」。
研究發現,銹病病菌只能在10℃~20℃的小麥活體上生長。為此,李振岐和團隊成員們每年冬天鑽進四號教學樓地下室,春天爬上人跡罕至的太白山,即便這樣奔波,他們的實驗研究也僅僅只能做5個多月。
如何才能讓科研實驗長期開展下去?在當時那個年代建人工氣候箱是不可能實現的想法。1978年,李振岐到當時仍是職工宿舍的「於窯」探望同事。其中一孔窯洞與抗戰時期就開始修建的地道相連,洞口頻頻吹出的涼風讓一直犯愁的李振岐有了主意:「窯洞裡冬暖夏涼,不就是個恆溫箱嗎?」
李振岐把這孔窯洞改建為低溫實驗室,在窯洞外修建了200多平方米的玻璃溫室作為常溫實驗室。窯洞口掛著一個牌子:植物免疫實驗室。
通過這個特別的實驗室,李振岐和團隊成員發現,小麥品種失去抵抗力的原因在於出現了毒性更強的新病菌,而隴南是小麥條銹病度過炎熱夏季最容易產生變異而加劇作惡的地區,也是我國小麥品種抗條鏽性喪失的關鍵地帶。
為此,他將目光再次鎖定條鏽菌「老巢」,帶領團隊完善了我國小麥條銹病綜合防治技術體系,推動了以治理隴南易變區為防控策略的實施,他們開展的「小麥品種抗條鏽性喪失原因及控制對策研究」,為國家挽回小麥損失折合人民幣22.69億元。
1997年,李振岐當選中國工程院院士。
2007年,李振岐在病危臨終之際,還念念不忘他的實驗室。
康振生窯洞接使命,終擒條銹病真兇
康振生院士(左二)在窯洞中帶領學生做實驗
1982年1月,從西北農業學院植物保護專業本科畢業的康振生考上李振岐的碩士研究生,也被導師帶進了五臺山下的窯洞實驗室。
從此,這裡成為他了解小麥銹病,與李振岐共同攻關條銹病這一「匪患」的根據地。
經過改建、擴建,窯洞實驗室可以做到終年「營業」,除了開展小麥條銹病基礎性的研究工作外,還進行小麥條銹病菌群體的遺傳結構、條鏽菌小種鑑定以及全國小麥品種抗條鏽性鑑定。
在這個窯洞實驗室,康振生接過導師的擔子,帶領小麥條銹病研究團隊對此進行了持續的鑽研。到底是什麼原因導致小麥條鏽菌年年頻繁變化,使育成的抗病新品種跟不上病菌的變化,而是病害年年流行發生,而且變化總在中國西北地區發生?
康振生以病原真菌與寄主小麥的互作關係為主攻方向,從學界已認識的能涉及病因的組織學、細胞學、分子細胞學及分子生物學等方面,進行了全方位的研究探索,以尋找小麥條鏽菌「剿匪」突破口。
2010年,美國科學家通過實驗室接種發現一種叫「小檗」的植物也感染了小麥條鏽菌,雖然該研究論文的最後結論是:小檗在小麥條鏽菌的有性生殖與病害流行中不起作用。
但這條消息還是引起了康振生的高度關注。
「我們對小檗並不陌生;在我國南北均有分布。」康振生介紹,北美大陸的小麥稈鏽菌在小檗上交配,繁衍後代再去危害小麥。美國曾頒布法令剷除小檗。
但我國科學家過去驗證發現,無論稈鏽菌、葉鏽菌還是條鏽菌都在小檗上不起作用。
自然界中是否存在感染銹病的小檗?染病小檗上可否分離到小麥條鏽菌?條鏽菌有性生殖可否導致毒性變異?它與田間病害發生之間有無關係?帶著諸多疑問上路,再次到發生流行的田間地頭尋找答案。康振生率領團隊在陝、甘、青、川等地進行了大量的田間跟蹤調查研究,尋找自然條件下的小麥條鏽菌在小檗上安營紮寨傳宗接代的證據,再回到窯洞實驗室運用先進的科技手段進行試驗。
功夫不負有心人。康振生最終獲得了重大發現:有性生殖是我國條鏽菌致病性變異的主要途徑。康振生團隊也因此而抓到了條鏽菌瘋狂作案的真兇——野生小檗,小麥條鏽菌正是在這種廣泛分布於西北山區的灌木樹葉上「生兒育女」,才使得新一代病菌成為小麥品種的「殺手」。
隨後,康振生帶領團隊研發出了「鏟、遮、噴」三字法的小麥條銹病防控關鍵技術,在甘肅天水、陝西漢中和寶雞等小麥條銹病高發區進行了示範推廣,取得了好效果。
2017年,康振生當選中國工程院院士。
時至今日,康振生和他的團隊成員還常去窯洞實驗室工作。因為他們深知,小麥條銹病可防、可控,但不可能一朝「斃命」,人類對它的防治研究永遠在路上。
《中國科學報》 (2018-03-02 第3版 科普)