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文｜《中國科學報》記者馮麗妃

小麥赤霉病俗稱“爛麥頭”，堪稱小麥“癌癥”，影響著我國兩億畝土地的產(chǎn)出。

近年來，赤霉病從我國小麥主產(chǎn)區(qū)黃淮海南部地區(qū)向山東、河北等地擴張。

“這幾年，安徽省每年有4000萬畝左右的小麥感染小麥赤霉病。有一年，我們的種糧大戶種了100多畝地，趕上赤霉病大暴發(fā)，牲口吃了染病的小麥發(fā)燒。”安徽新世紀農(nóng)業(yè)科學研究院院長徐四有近日在接受《中國科學報》采訪時說。

該研究院連續(xù)多年研究抗赤霉病育種，也試種過一些潛在的抗赤霉病品種，但結(jié)果一直不理想，要么材料抗性不佳，要么材料有了抗性卻丟失了產(chǎn)能和抗寒優(yōu)勢?！翱钩嗝共∑贩N非常難選。”徐四有說。

為了抵御這一小麥“癌癥”，近幾年，徐四有和中國科學院遺傳與發(fā)育研究所（以下簡稱遺傳發(fā)育所）研究員韓方普合作，在安徽、山東、河南、江蘇等小麥赤霉病發(fā)病區(qū)，將韓方普團隊培育的“中科166”等系列抗赤霉病品種進行了布點，發(fā)現(xiàn)其抗病能力十分突出，且具有高產(chǎn)、抗寒、抗倒伏等穩(wěn)定特性。

“這些研究是在影響農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大病害方面做出的突出工作?！敝袊茖W院院士錢前評價。

今年5月，韓方普（右）和安徽新世紀農(nóng)業(yè)科學研究院的同行在檢查“中科166”生長情況。受訪者供圖

“做出點代表中國科學院水平的工作”

走上小麥抗赤霉病育種這條路，韓方普坦言，與國家最高科學技術(shù)獎得主李振聲先生有關(guān)。

2009年，韓方普回國加入遺傳發(fā)育所前，先后在以色列魏茨曼科學研究所、加拿大農(nóng)業(yè)部從事小麥多倍體基因組進化研究以及小麥抗赤霉病分子標記和種質(zhì)創(chuàng)新研究，并在美國密蘇里大學從事玉米功能基因組及植物人工染色體研究。

回國后，在他選擇未來主要研究方向時，曾擔任遺傳發(fā)育所所長的李振聲找到了他。

“小麥和玉米，你怎么分配時間？”李振聲問。

“各一半吧?！表n方普答。

“發(fā)文章對你來說不重要，你得做出點代表中國科學院水平的工作。”李振聲說。

李振聲要求他，科研方向一定要注意不能重復，要做出自己的特色。同時，要急國家之所急，為國家的重大需求做點事。

這讓韓方普下決心研究赤霉病，并一鼓作氣研究了15年。

感染小麥赤霉病的病穗會產(chǎn)生粉紅色霉狀物，引起苗枯、莖基腐、稈腐、穗腐，其中危害最嚴重的穗腐會造成整穗或部分小穗腐爛。赤霉病不僅會影響產(chǎn)量，其病菌還會在染病的籽粒上分泌毒素，引起食用者嘔吐、腹痛、頭昏，甚至會致癌，使小麥失去食用價值。

“根據(jù)國際標準，面粉生產(chǎn)中赤霉病真菌毒素不能超過每公斤1000微克，兒童食品則要低于每公斤200微克。如果用赤霉病小麥釀酒，會對人體產(chǎn)生巨大損害?！毙←溸z傳育種專家、中國科學院成都生物研究所研究員王濤說。

據(jù)介紹，我國是世界上小麥赤霉病發(fā)生面積最大的國家，常年發(fā)病一億畝、防治兩億畝。目前，赤霉病長期防治方法是每年在小麥開花季節(jié)打藥。每年全國用于赤霉病防控的各類資金投入達50億至60億元，發(fā)病嚴重地區(qū)即便打四五次藥仍很難防治。這使得小麥抗赤霉病研究既是國際熱點也是難點，加快抗病品種選育的需求十分迫切。

“突出的創(chuàng)新，滿滿的情懷 ”

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”。從資源收集、雜交、選育到反復試驗，育成一粒種子絕非一朝一夕之功。

通過將長穗偃麥草與小麥雜交，從中選育優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源進行分子育種，近年來，韓方普團隊已育成抗赤霉病小麥新品種“中科166”等系列抗赤霉病小麥新種質(zhì)資源。

過去幾年，研究團隊在安徽阜陽、江蘇宿遷以及河北邢臺、趙縣等地進行的試驗表明，在發(fā)病較輕區(qū)域，“中科166”可以在不打藥的情況下抵抗赤霉病侵染。在發(fā)病嚴重地區(qū)，噴打一次農(nóng)藥后基本無病穗出現(xiàn)。后期收獲時遇上連續(xù)陰雨天，也未發(fā)生穗發(fā)芽現(xiàn)象，產(chǎn)量比大多數(shù)小麥品種提高15%左右。

過去兩年，韓方普把“中科166”的種子郵寄給新世紀種業(yè)公司在多地試種，經(jīng)過試點布局，發(fā)現(xiàn)其效果十分顯著。“這個新品種的抗病、耐寒、抗倒伏、高產(chǎn)等特點都十分突出。”徐四有說。

2022年，安徽阜陽地區(qū)的小麥經(jīng)受了三重考驗。從最初播種后一個多月氣溫連續(xù)偏高，到后來干旱疊加極端降溫，“中科166”的優(yōu)點得到了驗證。

今年收獲期將近時趕上了大雨，新世紀農(nóng)業(yè)科學研究院試驗田里展示的47個小麥品種倒了一大半。大雨過后，“中科166”頑強地“站”在田里，說明了新品種優(yōu)異的抗倒伏性。

“通常，赤霉病發(fā)病后如果不噴藥，染病率可以達到10%左右，'中科166’的赤霉病病穗率很低，尤其是小穗很少。它的穩(wěn)產(chǎn)性非常高，每畝產(chǎn)量可以達690斤。”徐四有說，它的耐漬能力也很突出。

據(jù)介紹，小麥赤霉病多發(fā)生于小麥穗期多雨、氣候潮濕地區(qū)。其中長江中下游地區(qū)冬麥區(qū)及北方春麥區(qū)最嚴重，西南麥區(qū)大部分地區(qū)小麥揚花期赤霉病也很嚴重。小麥一般減產(chǎn)10%~20%，嚴重的時候達到80%~90%。

“長期以來，我們在育種上缺乏有效的赤霉病抗體，韓方普團隊的研究給小麥赤霉病抗菌育種帶來了巨大的變革機會。”王濤說。

“突出的創(chuàng)新，滿滿的情懷?！眹倚←湲a(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學家、中國農(nóng)科院作物科學研究所研究員劉錄祥這樣評價韓方普的工作。

“野生基因資源的利用，特別是二倍體的抗赤霉病材料早就有了，在育種中有應用基礎(chǔ)。但這些基因在其中怎么起作用，并不十分清楚，這給育種帶來了非常大的困難。”劉錄祥說，“新材料讓不同的抗性引起的效應一目了然，而且在不同麥區(qū)的當家品種上進行了有效應用，有助于改變當前主推小麥品種的赤霉病抗性，這具有創(chuàng)新性?！?/span>

“10多年的堅持，執(zhí)著地要把這個事情做成，這就是一種科研情懷?！眲浵檎f。

更高產(chǎn)、更環(huán)保

目前，“中科166”作為抗赤霉病材料已于2022年通過國家審定。目前正處于繁種試種階段，在全國20多個地方種植推廣面積達上萬畝。

“產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)永恒的主題?！表n方普說，希望繼續(xù)創(chuàng)新小麥抗病種質(zhì)資源，進一步釋放潛在產(chǎn)量。

小麥的病害不止一種，除了赤霉病，還有條銹病、白粉病等。“通常一個新種質(zhì)資源只能抵抗一種病害，我們的目標是培育出能夠兼抗多種疾病的材料，減少農(nóng)業(yè)投入、提高農(nóng)民收入，同時讓農(nóng)業(yè)更加環(huán)保?！彼f。

據(jù)悉，研究團隊培育的兼抗赤霉病、條銹病的小麥新品系“中科1878”現(xiàn)已進入國家小麥良種聯(lián)合攻關(guān)2022年—2023年的生產(chǎn)試驗階段。此外，該團隊培育的“中科156”以及“中科163”等可抵抗多種病害的種質(zhì)資源也已“在路上”。

“希望我們的工作在我國小麥育種和保障糧食安全方面能夠起到推動作用?！表n方普說。

《中國科學報》 (2023-08-21 第3版綜合)

編輯 | 趙路

排版 | 郭剛

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