在南京農業大學有這樣一支科研團隊,他們以甘坐“冷板凳”的執著堅守,二十余載持續攻關“小麥赤霉病”世界難題,無數個日夜的堅守,只為將實驗室里的科研數據,轉化為田間地頭的豐收答卷。
南京農業大學應用植物基因組團隊負責人馬正強教授說:“因為難以治愈,目前還沒有好的辦法應對病害,而且一旦染病,對品質、產量都有極大影響。所以我們稱赤霉病為小麥中的‘癌癥’。”馬正強教授于1998年從美國康乃爾大學遺傳育種學博士畢業回國后,就進入南京農業大學工作,將赤霉病抗性研究作為主攻方向。二十余年來,南京農業大學應用植物基因組團隊師生為了攻克這個世界級難題,砥礪前行、默默耕耘。
團隊賈海燕教授為照料小麥實驗材料,已連續多年假期缺席與親人的團聚。留守實驗室的她,每天帶領研究生們澆水、施肥、除草,仔細記錄每株小麥的生長情況。為何假期要堅守在人工氣候室?“光照、溫度可以通過人工智能來調控。但是水還不能通過人工智能遠程去澆。”賈海燕介紹,照料實驗材料是一個“精細活”。
在衛崗校區的人工氣候室里,100多盆小麥材料,大多攜帶已經克隆的小麥抗赤霉病Fhb1基因。這里匯集了我國五大小麥主產區的主栽品種,因為生態區不同,需要低溫處理的時間不同,發育階段也不同,因此需要對每一棵材料悉心照顧。“我們的實驗材料各不相同。材料大,蒸騰得越快,需要水分就越多;材料小,需要水分就少。我們要根據材料的實際需要,給它精準確定用水量,才能保證材料在合適的水分供應下正常生長。”賈海燕說。
課題組研究生侯朵朵,今年寒假也沒有回家。人工氣候室里,有一盆小麥是她歷經三個多月雜交培育出來的珍貴材料,從抗病基因移植到種苗培養,侯朵朵不想錯過每一個環節。
“我們的研究,緊密關系著農業生產和糧食安全。我的父母也是農民,他們知道糧食對國家發展的重要性,也理解從事這份研究工作的辛苦和漫長。”侯朵朵說。
經過20多年的科研長跑,馬正強團隊克隆了小麥中目前已知的最重要的抗赤霉病基因Fhb1。該基因具有最強的抗擴展效應,還可降低籽粒中真菌毒素的積累。
“這個抗病基因來自我們江蘇的一個地方品種‘望水白’。”馬正強介紹,“我們把這個基因克隆出來后,通過分子育種,成功育成了高抗赤霉病的材料。現在我們很多育種家、育種單位,就能利用我們這個材料作為親本,來育成新的抗赤霉病的品種。”
“小麥赤霉病抗性的提高,是一個世界性難題。團隊通過多年的研究,挖掘出了控制赤霉病抗性關鍵的基因。” ”賈海燕說,為了把這個基因盡快用到生產當中去,他們采用了在溫室加代繁育的方法,一年三代。如果采用傳統的大田種植,從找到這個基因到把它應用到育種當中,需要8到10年時間。而通過在人工氣候室里,讓它365天不停生長,這樣就可以在2到3年內將好的基因導入到品種當中,從而加快生產推廣。“我們正致力于將實驗室成果轉化為實際生產力。通過構建高效育種技術體系,創制抗赤霉病新種質,培育高產抗赤霉病新品種,努力讓科研成果在廣袤的田野上生根發芽。”
目前,團隊采用分子育種策略,將包括Fhb1在內的多個抗赤霉病基因,導入來自江蘇、山東、河南、四川等小麥主產區的中感或高感赤霉病小麥品種中。這些基因的應用,能使小麥抗赤霉病擴展的能力提高76%以上,在玉米等其他作物中,也可能提高其抗鐮刀菌病害的能力。
【南京日報】二十余載堅守,麥田守望者持續攻關“小麥赤霉病”難題
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