破解小麦赤霉病的基因密码

破解小麦赤霉病的遗传密码

——记获得第26届“中国青年五四奖章集体”的作物生物学国家重点实验室小麦种质创新与利用团队

芒种下后，就是麦收季节。在山东泰安，滚滚麦浪诉说着丰收的喜悦。

早上7点刚过，一群年轻人正在金色的麦田里辛勤劳作。收割、捆绑、整理、标记，一套动作流畅娴熟。

脸被烈日晒得黝黑，手被麦芒晒得粗糙。这些“干农活”的年轻人，有着不同寻常的出身。作为山东农业大学作物生物学国家重点实验室小麦种质创新与利用团队的成员，他们年纪轻轻就走在了世界农业科技的前沿，成功破解了小麦“癌症”的遗传密码。他们的成果被两院院士评选为“2020年中国十大科技进步”。

小麦是中国第二大粮食作物，也是北方人的主要口粮。“农民种小麦，最怕小麦生病，尤其是赤霉病。”山东农业大学农学院院长、作物生物学国家重点实验室副主任孔令让说，“这种俗称小麦‘癌症’的病害会导致产量大幅下降，产生的真菌毒素严重危害人畜健康，甚至致癌。如何培育抗病品种，从源头上攻克小麦赤霉病，是农业科技的世界性难题。”

要保住“中国的饭碗”，就要注重农业科技创新。2008年，刚从海外留学归来的孔令让在山东农业大学组建了一支年轻的研究团队，率先找到了抗小麦赤霉病的优良基因。

“小麦的基因组非常庞大，有12万个基因。在其中找到一个抗赤霉病基因，有些就像大海捞针。”团队成员、山东农业大学农学院教授王宏伟坦言，挑战科学的未知，一次次失败，甚至绝望，是工作的常态。

“作物研究，必须坐冷板凳。”团队成员、山东农业大学农学院博士生吕忠坤说，“田间小麦的生长周期一般在230天以上，温室里种一茬需要3个多月。如果一个环节出了问题，你就得等下一个增长周期。”

经过多年的试验和挫折，该团队发现小麦的近缘植物长穗偃麦草的7E染色体长臂末端含有赤霉病抗原。“然而，在染色体的末端有成千上万个基因。哪一个是我们的目标？还有很多工作要做。”团队成员、山东农业大学农学院副教授孙说。

在接下来的三年里，该团队分析了25000株小麦。光是基因扩增实验就做了至少30万次，每个人平均每天在实验室呆14个小时以上。幸运的是，他们最终将抗病基因的定位范围缩小到了两个基因。

黎明在前方，却遭遇黑暗时刻。2019年春天的一个晚上，王宏伟和孙经过一番讨论，推翻了之前的结论。当时两个人都很绝望，王宏伟急得整夜睡不着觉。第二天一早，两个不甘心的年轻人聚集在实验室，从头开始梳理和论证实验数据。最终他们一致认定之前的结论没有错，推断其中一个基因就是大家寻找了多年的答案。

接下来，我们只需要通过实验来论证推断的结果。“看似只有一步之遥，实则一箭之遥。”王宏伟说，“团队要在田间反复构建种群，取材料完成基因克隆，然后去实验室分析抗病的分子机制。这又是一个漫长的过程。”

“经过一年多的智力研究，该团队最终确认，它找到了小麦‘癌症’的克星——FHB 7，即抗赤霉病的主要基因。”孙介绍，2020年5月，国际顶级学术期刊《科学》以封面文章发表了这一原始创新。目前，该团队创造的抗赤霉病小麦种质已提供给国内60多个育种单位。第一个含有抗赤霉病基因Fhb7的小麦新品种“山农48”于2021年正式批准并在中国推广。

青春接力，久久为功。“十多年来，我们培养了一支‘胸怀大志，精诚报国’的队伍。”孔令让说，团队成员科研实践有成，涌现出全国优秀专业技术人才、农业农村部“优秀农业科研人才”、全国优秀共产党员等先进典型。如今，这个平均年龄只有30岁的团队，针对抗赤霉病基因的生物降解等科学难题，开始了新的科学研究。

用奋斗打磨青春底色，用拼搏担当时代重任。“农业科研是一项充满希望的工作。每次看到麦苗破土而出，心里都会有新的希望。”钟坤说，“我们将继续瞄准制约现代农业发展的‘瓶颈’技术难题，努力工作，勇攀高峰，交出新时代年轻人的创新答卷，确保国家粮食安全。”

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