较劲“斗法”,他们让小麦不再“生锈”

1年前 来源:光明日报 观看:99

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一支团队,数十载岁月不辍,俯身研究,接续奋斗,把论文写在西部大地上,助力中国人端牢自己的饭碗。这支团队,就是西北农林科技大学植物免疫研究团队。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“西部这片广袤的土地,为我们赓续农业科研提供了广阔的舞台。”团队带头人、中国工程院院士康振生说。蹁跹在这舞台上,他们成就斐然,团队人才辈出!l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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“立春了,气温回升了,小麦马上要返青!”康振生说这话时满是焦急。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

八百里秦川大地还氤氲着春节的腊香,康振生却坐不住了。他深知,蛰伏的小麦条锈病菌随时会在春风中苏醒,在麦叶下潜滋暗长,肆卷田垄。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

团队的安排很快就定了下来。王晓杰着手汇总鄂豫陕三省小麦田间调查情况;胡小平、王保通等人做好准备,赴川云贵三省进行麦田病害调查;而康振生将在两周后带队到陕西宝鸡等地调查。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

这些麦田守望者与小麦条锈病的新一轮“斗法”拉开序幕。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

其实,他们与小麦条锈病的“斗法”已经进行了50多年。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

小麦条锈病,被称为“小麦癌症”,是世界小麦生产的主要公敌之一,通常使小麦减产10%到30%,严重时甚至会导致小麦绝产。新中国成立后,数次遭遇了全国范围内的小麦条锈病大流行,小麦减产严重。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“这是当时宝鸡地区小麦条锈病严重时的真实情况。”给记者翻看起2021年3月16日的一组照片,胡小平、王保通,两位西北农林科技大学植物保护学院教授仍痛心不已。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

照片上,麦叶长满了黄色的小疙瘩。王保通说:“条锈菌孢子堆耀武扬威似地盘踞在苗株顶端的叶片上,轻轻一摇,孢粉散落一片,我们从麦田出来,鞋子与裤腿都染成了黄颜色。”l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

条锈病是小麦生长的头号“敌人”,农民谈之色变。立志制服它,团队成员一刻不敢停,一代代接着干。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“为了找到小麦条锈病的‘老巢’,我的老师几乎踏遍甘肃陇南、陇东和陕西关中所有乡镇的麦田,鞋磨破了,脚走肿了,步伐未曾停下来。”康振生口中的老师,是团队第一代带头人——中国工程院院士李振岐。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“这哪里是麦田,分明是战场,老师一辈子都跟小麦条锈病较量。”康振生回忆,20世纪70年代末,老师将学校大门口东南处的防空窑洞改建为低温实验室,在这样的环境中“排兵布阵”,以更长时间研究小麦条锈病害。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

李振岐发现,我国东部小麦条锈病的发病菌源每年都是从西部吹过去的。甘肃、青海、宁夏、陕西、四川交界的大区域内,形成了一个条锈病菌藏身越夏的“越夏易变区”,由此,他在国内率先揭示了小麦条锈病的越夏越冬和流行传播规律。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

2000年,康振生接过了李振岐的担子。他注意到,曾经的小麦抗病品种不再抗病。为什么?康振生下决心搞明白。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“小檗是小麦条锈病菌肆虐的‘帮凶’。”团队青年成员汤春蕾捡起地里的一截小檗对记者说,这个结论,是团队研究十余年的成果。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

小檗是一种落叶灌木,枝干上带有小针刺,在我国南北均有分布。麦农很纳闷,这种漫山遍野在沟沟坎坎边生长的灌木,和小麦风马牛不相及,怎么就成了“帮凶”?l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

2010年,有美国学者发现小檗上出现条锈病,但认为小檗在小麦条锈病菌的有性生殖与病害流行中不起作用。康振生敏锐地察觉到,小檗可能助长小麦条锈病菌的传播。为了验证自己的判断,他带着团队走进大山,如海里捞针般寻觅小檗植株。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

回忆起那段时日,西北农林科技大学植物保护学院教授赵杰不住摆手,“我们几乎没有周末,一有节假日就去山区调研,驴车上不去的地方,我们就徒步攀爬”。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

通过数千份样本采集、上万次实验研究,团队找到了自然条件下的小麦条锈病菌在小檗上“安营扎寨”甚至“传宗接代”的证据,并最终获得了重大发现:有性生殖是我国条锈菌致病性变异的主要途径,小麦条锈病菌正是在广泛分布于西北山区的野生小檗上“生儿育女”,才使得新一代病菌成为小麦品种的“杀手”。这一发现不仅改写了全国统编教材《农业植物病理学》的相关内容,还登上了国际顶级期刊《植物病理学年评》。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“铲除麦田边10米范围的小檗,把小檗周围的麦垛用塑料布遮盖起来,对相距麦田较远的小檗喷施化学杀真菌剂。”每年4月至6月,赵杰都会带上团队成员,依次在四川、陕西、甘肃、青海、西藏等地向群众示范推广“铲、遮、喷”小檗治理新技术。2023年,这项技术成为我国农业主推技术之一。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

大海捞针,追踪顽疾基因l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

西北农林科技大学北校区外,一片试验田里,青青麦苗随风摇曳,绿波荡漾。一个个标识牌,讲述着它们的“前世今生”。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“这些小麦可不一般呢!”指着一簇簇麦苗,作物抗逆与高效生产全国重点实验室主任王晓杰卖起了关子。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“外观看不出什么特别的地方呀。”记者疑惑。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“它们都能抗条锈病,因为被剪去了一个特殊的基因片段。”王晓杰回答,这个基因叫TaPsIPK1(编码胞质类受体蛋白激酶)。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“病原菌经常变异,想从根本上阻断变异,就要在基因上做文章。”王晓杰告诉记者。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

发现剪去基因的“秘籍”,源于王晓杰2004年的一次实验。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“做条锈菌侵染小麦的基因表达实验时,我意外发现了一个陌生的基因片段。它是干什么的?”王晓杰回忆说,坐在实验桌前,自己瞬间满脑子困惑,“这一幕情景永远定格在我的研究生涯里”。遗憾的是,受困于当时的研究条件,他未能解开这个谜团。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

成功垂青于执着的人。11年之后,王晓杰带着自己的首个博士研究生王宁,再启解谜之路。师生二人一起设计实验方案、研究实验可行性、推敲每个实验环节……l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“像当年康老师带队在山野寻找感病小檗一样,我们在实验室里进行着艰难的研究追踪。”王宁说,小麦有十几万个基因,追踪工作如大海捞针,“我捞到博士都毕业了,依然还没有眉目,在博士后期间又继续捞”。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

越来越多的团队成员接力加入研究中,无数个夜晚,科研楼的实验室灯火通明。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

18年,216个月,6500多天,这段基因的神秘面纱终于被揭开了。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“TaPsIPK1是一个最容易‘叛变’的感病基因,是小麦感染条锈病菌的真凶!”王晓杰的欣喜溢于言表,条锈病菌进入小麦分泌毒性蛋白,正是TaPsIPK1被毒性蛋白操纵,最终使小麦感染病害。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

2022年,这项成果在线刊发于国际顶级期刊《细胞》,犹如小麦条锈病研究领域的一声春雷。它预示着:利用基因编辑技术精准敲除TaPsIPK1,让来势汹汹的毒性蛋白失去“内应”,一条对抗小麦条锈病的生物育种新途径,由此展现在世人面前。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

此后试验表明,基因编辑后的小麦品种,条锈病从容易感染变为中抗或高抗,且保持着原品种主要农艺性状。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

多年来,团队坚守中国西北地区,回答了我国小麦条锈病致病菌从哪里来、如何致病、如何防控等一系列问题,创立的“中国小麦条锈病菌源基地综合治理技术体系”,在我国12个省区市应用,使条锈病发生面积减少了50%,每年挽回粮食损失20多亿公斤。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“为何团队能取得这一次又一次突破?”记者问。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“搞农业的,扎根泥土,才能根深叶茂!心怀‘国之大者’,服务国家需求,是我们不断取得进步的根本原因。”康振生说,团队将继续和小麦条锈病“斗法”,为保障国家粮食安全作贡献。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

站好“两台”,助接力者起点更高l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

陇东高原的风中,年过六旬的学者带着弟子们在麦浪中追寻答案——这样的场景与那“知农爱农”的种子一起,深深留在了学子心田。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“实验室里的数据再漂亮,若不能解决田间地头的难题,就是纸上谈兵。”2010年深冬,康振生带领团队深入甘肃山区调研小麦秋苗。车辆被大雪困在山巅,大家俯身掬沙铺路,助其前行;标本被积雪掩埋,师生蹲地刨雪寻叶。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“‘把论文写在大地上’,是如此亲切可感。”学生们在日记中写道,“裤脚但沾泥土,指尖便长留麦苗的清香。”l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

“农业院校教师一生要站好两个讲台,一是教书育人的讲台,一是田间地头的讲台。常常自问初心何在,人生之路就会走稳走远。”康振生创立“田间课堂”,让本科生一年级便走进麦田,观察病害循环;要求研究生每年至少三个月扎根农村,与农民同吃同住同下田。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

远赴云贵调研,师生们翻山越岭,以驴车马车代步,在颠簸中记录病害数据。“康老师年过半百,仍冲锋在前,我们年轻人怎能轻言疲惫?”西北农林科技大学植物保护学院副研究员王建锋说。这种脚踩泥土、眼望星辰的实践淬炼,让一批批学子褪去书生气,成长为既懂理论、更通实务的农业科研工作者。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

王晓杰也是这样成长起来的。他是康振生从德国做访问学者归来后,招收的第一批硕士生。那时,分子生物学在农业领域的应用研究前景广阔,却耗资巨大。一盒只能做四五次实验的试剂贵达3万元,任何一步出错,整个实验就得报废。“不要害怕,放心大胆地做!该花多少钱,哪怕10万元、20万元,咱们也要把研究做完!”康振生坚定鼓励着王晓杰。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

教书育人的讲台同样精彩。康振生的课堂往往座无虚席,他摒弃照本宣科,将800余幅自摄的真菌超微结构图制成动画,让微观世界跃然屏上;他邀请国际专家云端授课,把全球最前沿的分子植物病理学动态引入课堂。汤春蕾记忆犹新:“康老师的‘学科导论’课像打开一扇窗,让我们看见植物保护连着粮食安全、生物安全的宏大图景。”l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

康振生创立的“五联驱动”教学模式,将思政教育、科研实践、国际访学等熔铸一炉,构建起“三有三强”人才培养体系。他主编的《植物病理学原理》被奉为经典,而比教材更珍贵的,还是那句“农业院校教师一生要站好两个讲台”。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

康振生与学生们围坐讨论的身影,成为西农校园温暖的风景。团队定期与研究生座谈,将国际期刊的最新动态转化为研究思路;春节科研楼前的停车场上,总有康振生那辆沾满尘土的车。西北农林科技大学植物保护学院教授冯浩感慨:“康老师为我们解知惑、传行道。得益于此,团队中涌现出很多优秀人才,更有一批学子主动奔赴偏远地区,将病害防控技术播撒在乡村振兴一线。”这样的传承,让团队蜚声业界。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

在团队心中,最丰硕的成果不是荣誉证书上的烫金文字,而是能让接力者“站在更高的起点上”;是西北大地上,一代代青年学者走进实验室、走进田野时,眼中闪烁着与他们当年一样炽热的光。l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

(本报记者张哲浩 李洁 本报通讯员 靳军)l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

(原题:西北农林科技大学植物免疫研究团队:裤脚但沾泥土,指尖便长留麦香)l95即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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