小麦“擦锈人” 热资讯

来源：【陕西网】

(资料图)

国际顶级期刊《细胞》近期在线刊发了一篇西北农林科技大学植物免疫团队历经18年的研究成果。论文中说，该团队发现小麦中协助条锈菌感染的感病基因。这些中国科学家解开的，是怎样的难题？

抓“内鬼”

历史上，我国一直是小麦条锈病发病最严重的区域。以往，应用抗病品种是防控条锈病相对安全有效且经济的措施。上世纪50年代以来，我国小麦主栽品种主要利用Yr1、Yr9、Yr26等抗病基因，打败了一轮又一轮的病菌“围攻”，保障了国家粮食安全。

但随着病菌“升级换代”，病害防控越来越被动，能够使用的抗病基因日渐稀少。小麦品种大规模推广三到五年后，病菌变异产生的新毒性菌系，就可能“攻破”品种的抗性，导致病害成灾。而培育一个抗病品种，要花费十年左右时间，品种抗性丧失年限明显短于品种培育年限，有效应对小麦条锈病的品种越来越少。

如今，西北农林科技大学科学家的重大发现，可谓从根本上扭转了防控条锈病的思路——抓出小麦自身协助条锈菌感染的“内鬼”基因，并彻底清除，小麦遭受条锈菌侵染的可能性也就大为降低了。

这场搜捕“内鬼”行动，最早可以追溯到2004年。当时，名列《细胞》论文通讯作者之一的西北农林科技大学王晓杰教授还在读博士。他在做条锈菌侵染小麦的基因表达实验时发现，小麦中有一个基因片段居然从未见过。不过，受当年研究条件的限制，王晓杰没能揭开这段基因的奥秘。

11年之后，王晓杰当上博士生导师，王宁成为他的开门弟子。王宁自导师那里收到的第一份“厚礼”，就是那段导师惦念已久的基因。导师期待她能厘清这段基因和小麦条锈病之间扑朔迷离的关系。

一次前无古人的科研探索正式起步。征程之长，王晓杰师徒始料未及——18年，6570天。

王宁博士出师，继续在王晓杰门下做博士后，她又迎来了师弟樊昕、同事汤春蕾……在大家不懈坚持下，令病菌毒性蛋白“有机可乘”的小麦感病基因TaPsIPK1（编码胞质类受体蛋白激酶）终于破天荒第一次在人类实验室中“验明正身”。

“内鬼”落网，接下来利用基因编辑技术精准敲除感病基因。毒性蛋白和感病基因无从互相作用，小麦对条锈病的抗性由此形成。在大田试验中，被敲除感病基因的小麦在保持作物主要性状品质的前提下，抗条锈病水准十分喜人。

一条小麦生物育种新途径，就此延展开来。

坚持住

按照《细胞》审稿人要求、将论文再精简四分之一篇幅的攻坚，汤春蕾现在回忆起依旧印象深刻。“当时也不知道是什么力量驱使……每晚把不到两岁的女儿哄睡着，我就爬起身，抱着电脑改文章，一边改，一边和王老师沟通调整方案。”她说。

“那时和春蕾通话，常能听见孩子的哭声，几度我都不好意思再打电话了。”回想起当时情景，王晓杰仍有歉意。

在做实验最辛苦的两年，受新冠疫情影响，在医院工作的王晓杰的妻子经常顾不上回家。为早日抓获“内鬼”，王晓杰只能把四岁的小儿子送到老人身边，大儿子则天天陪他泡在实验室里写作业。王宁那会儿刚生完孩子不久，除了哺乳之外，她放弃了和孩子朝夕相处的时间，也全力投入到论文修改中。小组中唯一没有家庭牵绊的樊昕，为了方便索性搬到实验室隔壁住。在研究冲刺阶段，他过年也只回西安家里待了两天。

“我发现，当人致力于解决一个问题时，心中涌动的渴望会将所有的辛苦一扫而光。”樊昕说。一罐罐堆放在实验室边垃圾桶里的能量饮料空罐，见证了王晓杰和他的团队一起熬过的数不清的夜。

令汤春蕾感动的，除了科研小组的同伴，还有旱区作物逆境生物学国家重点实验室的实验员。一次，小组结束碰头会已是凌晨。为了就着新的思维火花“趁热打铁”，她给实验员周晓娜打电话，请她来打开实验仪器，让团队得以一个通宵完成阶段性实验目标。

传下去

只有站在巨人的肩膀上，才有可能看得更远。王晓杰对这句话感触很深。“我们的成绩是在李振岐院士与康振生院士两代科学家奋斗的基础上取得的。”他说。

中国工程院院士、旱区作物逆境生物学国家重点实验室主任康振生，是王晓杰教授的导师。康振生在我国小麦条锈病菌源基地——西北“越夏易变区”坚守近40年，回答了我国小麦条锈病致病菌从哪里来、到哪里去，如何致病、如何变异、如何防控等一系列问题。他的科研成果使我国每年避免小麦减产20多亿公斤，在2012年荣膺国家科技进步奖一等奖。

学术界公认的我国小麦条锈病研究和植物免疫学领域的主要奠基者李振岐院士，则是康振生院士的导师。他首次锁定条锈病“匪巢”，并为后学指引方向，培养出一代代优秀的植物保护专业学生。

“康老师像一位军师，一直在背后为我们出谋划策，不断地宽慰我、启发我。我有问题会随时给康老师打电话，和他说说，我心里就踏实了。”王晓杰表示。

三代接力，薪火相传。而今，小麦病害研究在王晓杰这一代迈入基因编辑的新纪元，论文写在中国大地上的“杨凌Group”，将让21世纪的“分子魔剪”，为国家的粮食安全作出更大贡献。

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