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一鼓作气，抗击小麦“癌症”赤霉病
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/7/504960.shtm
小麦赤霉病俗称“烂麦头”，堪称小麦“癌症”，影响着我国两亿亩的土地产出。近年来，赤霉病发病逐渐出现北病南移的现象，从我国小麦主产区黄淮海南部地区向山东、河北等地扩张。
“这几年，安徽省小麦赤霉病每年发生4000万亩左右。有一年，我们的种粮大户种了100多亩地，赶上赤霉病大爆发，牲口吃了染病的小麦都发烧，卖给谁都不行。”安徽新世纪农业科学研究院院长徐四有近日在接受《中国科学报》采访时回忆。
该研究院连续多年斥资研究抗赤霉病育种，也试种过一些潜在的抗赤霉病品种，但结果一直不理想，或是材料抗性不佳；或是材料有了抗性，却丢失了产能和抗寒优势。“抗赤霉病的稳定性状选择和商品度都不高，非常难选。”他说。
为了抵御这一小麦“癌症”，近几年，徐四有和中国科学院遗传与发育研究所（以下简称遗传发育所）研究员韩方普合作，将韩方普团队培育的“中科166”等系列抗赤霉病品种在安徽、山东、河南、江苏等小麦赤霉病发病区进行了布点，发现其抗病能力十分突出，且具有高产、抗寒、抗倒伏等稳定特性。
“这些研究为真正的‘卡脖子’问题，影响农业发展的重大病害做出了突出的工作。”中国科学院院士钱前评价。
“做出点代表中国科学院水平的工作”
走上小麦抗赤霉病育种这条路，韩方普坦言，与国家最高科学技术奖得主李振声先生有关。
2009年，韩方普回国加盟遗传发育所前，先后在以色列魏兹曼研究所、加拿大农业部从事小麦多倍体基因组进化研究和小麦抗赤霉病分子标记和种质创新研究，并在美国密苏里大学从事玉米功能基因组及植物人工染色体研究。
回国后，当他决定未来主要研究方向时，曾担任遗传发育所所长、中国科学院副院长的李振声院士找到了他。
“小麦和玉米，你怎么分配时间？”李振声问。
“各一半吧。”韩方普答。
“发文章对你来说不重要，你得做出点代表科学院水平的工作。”李振声说。
李振声要求他，科研方向一定要注意不能重复，而要做出自己的特色；同时，要急国家之所急，为国家的重大需求做点事。
这让韩方普下决心研究被称为小麦“癌症”的赤霉病，并从此“一鼓作气”研究了15年。
感染小麦赤霉病病穗会产生粉红色霉状物，引起苗枯、茎基腐、秆腐和穗腐，危害最严重的穗腐会造成整穗或部分小穗腐烂。赤霉病不仅会影响产量，其病菌还会在染病的籽粒上分泌毒素，引起呕吐、腹痛、头昏、致癌等现象，使小麦失去食用价值。
“根据国际标准，面粉生产中的赤霉病真菌毒素不能超过每公斤1000微克，儿童食品则要低于每公斤200微克。如果用赤霉病小麦发病品种酿酒，对人的身体也会产生巨大损伤。”小麦遗传育种专家、中国科学院成都生物研究所研究员王涛说。
据介绍，我国是世界上小麦赤霉病受害面积最大的国家，常年发病一亿亩，防治两亿亩。目前，赤霉病长期防治方法是每年在小麦开花季节打药。每年全国用于赤霉病防控的各类资金投入可达50亿至60亿元人民币，发病严重地区即便打四五次药仍很难防治，给我国粮食安全带来了极大的挑战。
这使得小麦抗赤霉病研究既是国际热点，也是难点，加快抗病品种的选育十分迫切。
“突出的创新 满满的情怀 ”
种子是农业的“芯片”。从资源收集、杂交、选育到反复试验，育成一粒种子绝非一朝一夕之功。
通过将长穗偃麦草与小麦杂交，从中选育优质种质资源进行分子育种，近年来，韩方普和团队已育成中抗赤霉病小麦新品种“中科166”等系列抗赤霉病小麦新种质资源。
过去几年，研究团队在安徽阜阳、江苏宿迁以及河北邢台、赵县等地进行的试验表明，在发病较轻的区域，“中科166”可以在不打药的情况下抵抗赤霉病侵染。在发病严重地区，喷打一次农药后基本无病穗出现。后期收获时遇上连雨天，也未发生穗发芽现象，产量可比大多数小麦品种提高15%左右。
过去两年，韩方普把“中科166”的种子邮寄给新世纪种业公司在多地试种，经过试点布局，发现其效果十分显著。“这个新品种的抗病、耐寒、抗稻伏、高产等特点都十分突出。”徐四有说。
2022年，安徽阜阳地区的小麦经受了三重考验。从最初播种后一个多月气温连续偏高，到后来干旱叠加极端降温，“中科166”的耐寒性均得到验证。
今年5月28日左右，收获期将近时又赶上了大雨，新世纪农业科学研究院试验田里展示的47个品种倒下了一大半，但大雨过后，“中科166”依然很顽强的站在田里，说明了新品种优异的抗倒伏性。
“通常，赤霉病发病后如果不喷药，染病率可以达到10%左右，‘中科166’的赤霉病病穗率很低，尤其是小穗很少。它的稳产性也非常高，每亩地产量可以达到690斤。”徐四有说，“很多品种后期遇到雨水根系会死亡，它的耐渍能力也很突出。”
据介绍，小麦赤霉病多发生于小麦穗期多雨、气候潮湿地区。其中长江中下游地区冬麦区及北方春麦区发生最重，西南麦区大部分地区小麦扬花期赤霉病发生也严重。一般减产10%~20%，严重的时候达到80%~90%。
“长期以来，我们育种上缺乏有效赤霉病的抗体，韩方普研究员的工作对小麦赤霉病抗菌育种带来巨大的变革和机会。”王涛说。
“突出的创新，满满的情怀。”国家小麦产业技术体系首席科学家、中国农科院作物科学研究所研究员刘录祥这样评价韩方普的工作。
“野生基因资源的利用，特别是二倍体的抗赤霉病材料早就有了，在育种中有应用基础。但这些基因在其中怎么起作用的，大多数并不十分清楚，这给育种带来了非常大的困难。”刘录祥说，“新材料让不同的抗性引起的效应一目了然，而且在不同麦区的当家品种上进行了有效应用，有助于改变当前主推小麦品种的赤霉病抗性，这是其中的创新性。”
“十多年坚持，执着地要把这个事情做成，这就是一种科研情怀。”刘录祥说。
更高产、更环保
目前，“中科166”作为中抗赤霉病材料已于2022年通过国家审定。正处于繁种试种阶段，在全国20多个地方种植推广使面积达上万亩。
“产量是农业永恒的主题。”韩方普说，他希望继续创新小麦抗病种质资源，进一步释放潜在产量。
小麦的病害不止一种，除了赤霉病，还有条锈病、白粉病等威胁。“通常一个新种质资源只能抵抗一种产品，我们的目标是培育出能够兼抗多种疾病的材料，减少农业投入，提高农民收入，同时让农业更加环保。”他说。
据悉，研究团队培育的兼抗赤霉病、条锈病的小麦新品系“中科1878”现已进入国家小麦良种联合攻关2022年~2023年的生产试验。此外，该团队培育的中科156以及中科163等可抵抗多种病害的种质资源也正在路上。
“遗传发育所是国家战略科技力量的主力军，作为其中的一员，我们希望通过自己的工作为中国的小麦育种和粮食安全能够起到推动作用。”韩方普说。
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今年5月，韩方普（右）和 安徽新世纪农业科学研究院的同行在检查“中科166”生长情况。 受访者供图
