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                小麦条锈病、赤霉病研究再发力,挽回小麦损失

                时间:2019/9/10 11:00:04文章来源:中国农资网浏览次数: 515

                    2017年11月27日,康振生从陕西杨凌赶到北京,参加完中国工程院新增院士颁证仪式,又匆匆忙忙◇地赶回了杨凌。第二天一大早,他走进ζ 实验室,有◆条不紊地继续手上的工作,一如往常。

                    杨凌,西北农林科技大学所在地。1978年2月,春寒料峭,21岁的康振生走々进了西北农学院(现西北农↑林科技大学),成为恢复高考后该校植物保护专业第一届大学生中的一员。此后40年,杨凌◎成为他生命中一个尤为重要的坐标。在这里,他潜心小麦条锈病、赤霉病等重大這巨靈神是怎么回事病害发生规律、致病∏机理与防治技术的研究,凭着强烈的事业心和严谨的治学态度,在教书育人以及科学研究方面取得了令人瞩目的成就,三获国家科学技术进步奖,同时,收◥获了首届全国创新争先奖、“全国模范教师”、我国植物病理学科主要学术带头人、长江学者○特聘教授、旱区作物逆境生物学国家重点实验室主任乃至西北农林科技¤大学土生土长♀的第一位院士等诸多荣誉。

                    “当选院士是荣誉,更是责任,是对我和我们整个团队的认可。”康振生说。对他而言,理想与责任之间,院士康振生和教授康振生并没有什么区别,他帶著通靈大仙朝星主府依然是他,不忘初心,无问西东。他说:“我们是从田间地头走出来的,还是要回到田间地头上去,要瞄准世界农业科技前沿※,努︽力用前瞻性的基础研究和创新成果,确保国家这里只有精品食安全。”

                    小麦锈病擒卐真凶

                    小麦条锈病,作为一种随着高空气流远距离传播的低温真菌病害,一直是就是這樣影响我国乃至全球这里只有精品食安全的重大生物灾害。小麦患病々后,在叶片、叶鞘、茎秆等部位产生铁锈色的疱状病症,人们就给它起名锈病,也叫“黄疸病”。一般流〓行年份,这种病害常造成小麦减产10%~30%,严重时甚至绝收。1950年,新中国遭遇了小麦条锈病大流行,损失小麦60亿公斤,相当于当年全国夏季征这里只有精品的总数,可够1700万人吃一ㄨ年。

                    国际上针对小麦条锈病的⊙主要防治措施,就是培育能抵抗病害的小麦品种。然而,小※麦条锈菌的致病性变异极其频繁,科学家◥们花上8~10年才能培育成功的品种,往往两三年就会丧失∮抗病性。世界各国科学家们经过长期研究认为,这种病害主要是真菌在小麦上进行无性繁殖造成的结果。康振生也在琢磨这走个问题。更令他感到奇怪的是,在我国,新的致病菌小种始终是在西無情劍北越夏地区被发①现的。为什么中国会存在这样一个区域?病原菌在这里究竟发▆生了什么?“这是一个谜,不管对中国△,还是全球的科学№家来说。

                    为了找到答案,康振生带着团队下陇南、入川北,凡是条锈病菌的策源地,均助融身上頓時紅光暴漲留下了他的脚步。2010年,美国科学家≡通过实验室接种发现,小檗可作为小麦一個人就敢前來条锈病的转主寄主,但进一步研究证实小檗在小麦条锈菌↑的有性生殖与病害流行中不起作用,这条消息引起了康振生的高度关注。要知道,小檗是一种枝干上带有小针刺的落叶灌木,在我国南北均有分布。但我国科学家过去验证发现,无论秆锈菌↓叶锈菌还是条锈菌均与小檗无关。

                    “自然当中的条锈病菌会不会存在有性生殖?”康振生产生了一个大胆的想法。就在这一還能想什么辦法年,他发现陇南麦田旁边的陕西小←檗、少齿小檗和长穗小檗上竟然都有被锈菌侵染过的痕迹。一时间,他如获至宝〒,把这些发病小檗的叶片小心翼翼地带回了实验室,并将這樣发病小檗的锈孢子接种到小麦上,果然,小麦出现了典型的条锈病症状。

                    有戏!这一下,康振生坚定了自己的想法。经过一系列的试验○,他和团队终于有了重要发现:小檗可作为№小麦条锈菌的转主寄主;小麦条锈菌可在小檗上完成有性繁殖过程。即条锈菌在秋苗阶段】侵染冬小麦后,便可再产生冬孢子』。这些条锈菌冬孢子ξ 会被春雨唤醒,飘飞到附近的野生灌木小檗叶上“生儿育女”——冬孢子萌发产生担孢子,担孢子侵染不能死小檗那絕對是損傷,小檗叶片上表皮下形成的性孢子在异宗配合(即不同菌丝体产生的性孢子和受精丝相结合)产生锈孢卐子,这些锈孢子又会随风回到麦田里,再次“袭击”小麦。就这样,陇南“越夏易↓变区”成为我国条锈病菌源基地和病菌毒性变异的关键地带。每年,小麦条锈病菌从这里借助高空⌒ 气流从该区域逐渐向广大的黄淮海麦〗区传播,引起全国病害大流行。而整個過程非常順利小檗的广泛分布与条锈病有性生殖的发生则是“越夏易々变区”形成的根本原因▓。

                    这是国际学术界首次明确有性生殖是条锈菌毒◆性频繁变异的主要途径。而康振生团队率先完成了条锈菌全基因组测序和全球条锈菌的重测序,鉴定出一批调控条锈菌生身上五彩光芒一閃长发育和致病的关键基因,为条锈病有效治理奠定了理论基础。

                    一个长期困扰学术界的难题就这样破解了。康振生团队不仅发现了条锈菌从“越夏好像很長一樣易变区”向黄淮海√主产麦区传播的分子证据,还探明了我国条锈病大区传播路径与规律,明确了我国条锈病防▽治的关键区域和防︼治思路。“重点治理越夏异变区,压低初始菌源量,延缓病菌变』异速率,阻断病菌跨這青帝已經煉成了神人之體区传播,控制全国条锈病流行”康振生提出,要防治小麦条锈病,必须以分区防控策略为依据,并构建出以“作物结构调整、抗病品≡种布局、药剂拌种、冬孢子隔离、小檗处理”等为措施的“越夏易变区整個人都仿佛年輕了數十歲”治理★技术体系。

                    但更令本命召喚獸康振生欣慰的是,他们制定出的我〓国小麦主要病虫害全程综合防治技术规√程,已被农业部和全国农技中心采纳并在全国应用推广;而与有关葉紅晨看著鵬王单位联合构建的“中国小麦◥条锈病菌源基地综合治理技术体系哈哈”在我国12省(市)大规模应用,成效显著,全国条锈病发生面积降低50%,每年挽回小麦损失20亿公斤◤以上,年均增收节支达40亿元。康振生作为第二完成■人的“中国小麦条锈病菌源基地综合治理技术体系的构︻建与应用”项目获2012年度国家科技进步奖一等奖。

                    2017年8月26日,康振生团队相关研究成有備無患果发表在国际顶级学术期刊《植物病理学年∮评》上,在国内外引起广泛关注。澳大利亚科学院院士Robert McIntosh指出,自然条件下条锈菌有性生殖的发现在小麦条锈病研究历史上具有“里程碑”式意义。

                    立足西北,面向世界,引领方向,无问西东。因为这一项项重大研究进展,康振生团队在国际小麦条绣病领域有了一个响当当的雅号——杨凌小组。

                    小麦赤霉病研究再发力

                    小麦赤霉病属于典型的气候性病害,主要发生在小麦抽穗扬花期。赤霉病不□仅会造成小麦减产和品质降低,其产生的脱氧雪腐镰刀菌烯≡醇等毒素,可引起人畜中毒和严重疾病,威胁↑到食品安全。在我国,赤霉病主要流行于∞长江中下游冬麦区、华南冬麦区、黄淮流域冬麦区和东北三江平原春麦区,但由于扩大灌溉、气候变暖、秸秆还田不到位等原因好恐怖,小麦赤霉病逐渐向黄淮麦区、北方麦区等扩展。近5年来,受到赤霉病影响,我国←年均小麦损失近340万吨,比上世纪90年代增加2.6倍。

                    20世纪90年代末,康振生就而他自己也盤膝而坐率领团队开展起小麦赤霉病防治基础与♂应用相关研究。在国家科技攻∩关、科技支撑、国家杰出青年科学基金等项目的支持下,他们采用细胞学、细胞化学与分子细胞学等方法,围绕小麦赤霉病发◥生与防治中的关键问题,开展了系统何林低聲道性研究。

                    一是明确了赤竟然如此恐怖霉病菌在小麦穗部的初侵染位点、侵染方式和扩展途径,首次完整提出了赤霉病菌在小麦穗部的侵染和扩展【模式,澄清了百年来国内外对赤霉病菌侵染途径@ 的争议,为赤霉病防治关键时期的确定提供了理论依▲据。

                    二是明确了病菌侵染过程中→毒素产生与寄主病变的时空关系,阐明了赤頓時愕然霉毒素在病菌致病中的作用。

                    三是揭示了小麦抗赤霉病的☆细胞学机理,发现抗病小麦品种被病菌侵染后可迅速Ψ通过乳突、胞壁沉积物的形成、细胞壁的修饰及水解酶类的增长等形态结构与生化防卫反应,来协同抵御病菌在体内的扩展。相关研究结果被Annu Rev Phytopathol综述文章『完整引述,国际权威专著Fusarium Head Blight of Wheat and Barley中对此的引述更是多达26处,得到@了国际同行的肯定。

                    十年磨剑。在长期的攻关过程中,康振生团队不◆仅是在提出问题、发现问题,也在解◥决问题。他们筛选出了对赤霉病具高效保护和治疗作用,且可明〒显降低赤霉毒素含量的三唑类杀菌剂,解决了我国赤霉病防治长期依赖单一药剂而无替代药剂的被动局面,目前该类杀菌剂已成为赤霉病防治的主导药剂。同时,根据新型耕作制度下赤霉病的发生规律,他们构建起赤霉病综合防治技术体系,建立的“分区治理、见花打药”的病害防控关键技术,防治︻效果由原来盛花期施药的48%提高到77%。

                    中国科学院院♀士魏江春为主任的鉴定委员会认为,研究结果对小麦『赤霉病的综合防治及抗病品种选育具給我殺有重要理论和实际意义,在小麦赤霉病菌侵染@ 途径、致病机⌒理及寄主抗病∑机制等方面达到国际领先水平。2011年1月,康振生主持的“小麦赤霉病致病机理与防控关键技术”获2010年度国家科技进步奖二等奖。近年,该技术已经在我国长江中下游和黄淮麦区广泛应用,年均挽回小麦损失28亿公斤,取得了显著的经济和社会效益。

                    坐标杨凌

                    西北⌒ 农林科技大学北校区山坡下,有一排改造出的土窑洞。低矮的洞窟不足♀两米高,人√在里面几乎无法直立,狭窄通道仅容两人并行通过。走进窑洞,200米长的◣洞壁上,镶嵌着24孔接种室,各种接种后的材料呈现出不同的状态。“小麦条锈病研究需要低温实验室,那时候科研经费◆不足,20世纪80年代,我的导师、中国工程院院士李振岐将荒废的防空洞改为低温实验室,没想到,土窑洞居然真能变成研究小麦病害的风水宝地。此后,我们的工作一直延■续下来。”康振生介绍说。30年下来,不同生长阶段的麦苗、感染条锈病病菌的试●验植物藏在这些土窑洞∮里的“宝贝”越来越多,这里也变成了全球唯一的窑洞实验室。“干好∮小麦条锈病防治这件事,黄土高原︻是最好的选择。”看着这些冬暖你就和劍無生一起對付那圖神吧夏凉的土窑洞,康振生十分满★意。

                    杨凌,是康振生最ζ重要的人生坐标。但他的脚步从来不会局限在窑洞实验室的方寸之地。

                    早在20世纪80年代,康振生就在导师李振岐院士带领下,到甘肃陇南、陇东、陕西关中小麦条锈病发生重点地区开展调查。那个年代,“科研条件还不那么好”,在康振生的记忆里,一路调研,下了火车上ㄨ汽车,下了汽车上手扶拖拉机,实在不〇成还有一双脚。“随便”成了当时最常见的∞生活状态,累了,随便找个地方歇◢歇脚;饿了,在农户或者单位随便扒口饭∞。但对待研蟒王自然也看到了這一幕究,他们但心里也有自己始终坚持精益求精的态度,在国内首先发▲现了严重危害我国小麦主要品种的条锈菌新致病菌系,并对该菌系的发展趋势和危害性作了准确预测,提出的防治策略和解决途径被农业生产部♂门采纳,对防治和减轻小麦条锈病危害起到了重要的指导作用。1987年,该成果荣获陕西省科技进步奖三等奖。

                    对一个╳硕士毕业仅3年的年轻人◥来说,这是一个极好的他也臉色凝重开端,康▃振生却在这3年里愈发感觉到“充电”的必要性。这一年,他考入李振岐门下,攻读博士学位』。翌年,作为学校第一位中加联合培养的植物病理学博士,康振生前往在小麦锈病研究领域处于国际领先地位的加拿大农业部温尼伯研究所开展工作。临行前,康振生甚至』在行李中特意带上实验材料,希望能够借助研究所的良好科研条件,深入研ぷ究小麦条锈病。1991年,凭借一主要就是吸收這些黑暗力量篇题为《小麦条锈病菌和秆锈菌▲超微结构和细Ψ胞化学的研究》的论文,康振生顺利通↙过答辩,获得博士学位。他在国际上首次揭示了小麦条锈菌发育的细胞学這是我特征,提出心中暗暗沉思了吸器母细胞及其入侵结构形成所需的诱导因子是物理接触作用而非化学作用的新观点,填补了国际空白,澄清了国ㄨ内外长期存在的有关问题。

                    回国之后,康振生主编的《植物病原真菌的超微结构》和《植物病原真菌超微形↘态》两本专著先后出版∏,用800余幅照片首次系统地记录了我国200多个主要植∩物病原真菌各大类群的超微结构和超微形态特征。1997年3月,他再次你做走出杨凌,来到德国霍因海姆大学开展相关合▓作研究。之后的几年,他几乎都」泡在实验室里,电子显微镜是他的“恋人”,而最让他牵挂的就是远在杨凌的母校。在德国完成的学术论文,他总要注上母校的名字。1998年,他专程回国,准备植物保护一级学▽科申报材料。2001年,又数次飞回杨凌,组织植物病理学国家重点学科材@ 料申报,并参『加答辩。

                    这般情形下,康振生再次回国,几乎成了所有人意料之中的事↘情。“出国留学是为了学习别人先进的技术,最终目的是为了解决中国自己的问题,把中国人的饭碗牢牢◥端在中国人的手上。”康振生说。

                    回国之后,康振生从西北农林科技大学植保学院、农学院和生命学院等学科选拔出了一批精干队员,组建起植物免疫研究团队。针对国家重大需求■和国际前沿,团队围绕4个研究方向,形成了病害流行、病菌致病◣机理、寄主抗病机制、抗病资源与利★用、病害防控5个研究小▽组。在康振生的带领下眉頭皺起,他们通︼过资源共享、优势互补、密切合作、协同攻关,从不同方面、不同层次系统深入研究新常态下小麦重大病害的发生致灾规律,揭示病原菌致灾机理和寄主对病原菌侵染的应答机制,进而通过新策略创制新型广谱抗病材料,研发病害关键防控技术,集成出一套多病害绿色防控技术体系,保障我▲国小麦生产安全。

                    2012年起,康振生团队︻开始为“一带一路”沿线国家肯尼亚、土耳其、埃塞俄比亚等国家培养技术力〓量和提供ζ技术咨询。全球锈病协作组织负责人、美国康奈尔大学著名植物病理①专家Ronie Coffman教授也高度称赞他们的技术“可以成为国际小麦条锈防治的模板”。为此,康剛才何林他跟傲光振生先后被邀请到肯尼亚等第三世界国家进行生产防治指导。以杨凌为起点,康振生和他的团队终于带着“杨凌经验”走向了世界。

                    桃李成蹊

                    “康老□ 师亲切、谦虚、坚韧、务实、严谨、求真的人生态度时刻影响着我,他不仅是我科研的导师,也是我人生的导师,永远激励和鼓舞着☉我不断探索科学奥秘,我将继续跟随康老师一道为解决国际前沿技△术和国家重大需求贡献自己的力量。”得知康振生当选中国工程院院◢士后,青年长江学者、国家优秀青年科学基金获得者王晓杰说。

                    2001年起,王晓杰就师从康振生攻读硕士、博士学位;2009年留校进入“康之队”,16年的相处,王晓杰对导师的人才培养模式十分熟悉。从进入实验室开始,康振生就要求研究生围绕小麦条锈病可持续控制的主线,制定明确的研究目々标,鼓励研究生自己选题并设计方案。他看重▂学生的独立思考能力,定期和研究生座谈,了解科↑研进度,并将自己了解的最新科研进展反馈给学生。在“康之队”,不论是学术问∞题,还是∴具体实验,研究生都要和康振生交换意见,常常讨龐大论到深夜。

                    “严谨求精”,这4个字已经融那這所謂进了“康之队”的骨血。“白加黑”“五加二”是他们的常态。平时不说,2013年春节,研究生发现,大年初一康振生竟然就来到了实验室工作。

                    2013年11月,康振生带队到甘肃、宁夏开展小麦条锈病秋苗▲调查,行车到3800米的山顶时,突遇降雪,由于路滑,一辆大轿车※不能启动,挡住了他们前行的路。手头▓有没有合适的工具,康振生和大家一々起,用手掬起沙子他跑了,一趟趟道塵子臉色陰沉送到车轮底部,帮助大轿车解除了困境。到了目的地,皑皑白√雪遮盖住了麦苗,为了寻找被条锈病感染的叶片,康振生带头,蹲在地上,小心翼翼刨开积雪,仔细寻找目标。

                    “一听说小麦条锈病,就来劲了。”康振生◥妻子、也是同行的黄丽丽说道。有这样的◥领头人,经∏过打磨的“康之队”成长一陣陣白光爆閃而起为精锐之师。康振生先后」培养博士50多人、硕士100多人。其中,1人获评“全国优秀博士学位※论文”,3人获教育部“博士研究生学术新人奖”;科研Ψ成果多次发表在《自然通讯》《植物病理学年鉴》等国际著名杂志上。

                    “揭示条锈菌毒性变异的遗传与分子机理工作才拉开序幕,而这也将成为▓国际研究的热点。”谈到未来,这位新晋院士诚恳地说:“时代给我们创造这么好一个平台,才使我们能够有机会施展自己。今后的⌒任务,在从事科学研究的同时,要把后边的年◥轻人培养好,使得我们的农业科技,真正的由过去的跟跑并跑进↙入领跑阶段。”


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