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中国科学家找到治愈小麦“癌症”的关键钥匙!全世界已30年无突破性进展
2020/04/10 13:41  科技日报  

  科技日报报道,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

  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。

  孔令让教授及部分团队成员

  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。

  Fhb7的跨物种转移和抗赤霉病分子机理

  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。

  抗赤霉病基因Fhb7的转移利用

  “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。

  科技日报记者 王延斌 通讯员 翟荣惠

  文中图片由受访者提供

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责编:周莉娜

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