王延斌

小麥赤霉病，由鐮刀真菌感染引起，不僅導(dǎo)致小麥減產(chǎn)，還極其難防難治，被稱(chēng)為小麥“癌癥”。近日，國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表的一項(xiàng)科研成果顯示，來(lái)自中國(guó)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)首次從小麥近緣植物長(zhǎng)穗偃麥草中克隆出抗赤霉病基因Fhb7，并揭示了其抗病分子機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)為解決小麥赤霉病這一世界性難題找到了關(guān)鍵“鑰匙”。

小麥赤霉病是全球小麥生產(chǎn)中面臨的重大病害，也是威脅世界糧食生產(chǎn)和食品安全的重大難題。該病可導(dǎo)致小麥減產(chǎn)10%～20%，嚴(yán)重時(shí)達(dá)80%～90%，重病田可致絕收。感染赤霉病的小麥籽粒干癟，淀粉與蛋白質(zhì)含量降低，出粉率降低，濕面筋含量減少。更為重要的是，其產(chǎn)生的嘔吐毒素嚴(yán)重污染食品和飼料，被世界衛(wèi)生組織定為天然存在的最危險(xiǎn)的食品污染物，可引起人畜中毒。嘔吐毒素同時(shí)可在人和哺乳動(dòng)物體內(nèi)逐漸積累，引發(fā)免疫功能下降等慢性毒副作用。

據(jù)中國(guó)工程院院士、長(zhǎng)期致力于小麥赤霉病研究的作物遺傳育種學(xué)家程順和介紹，防治小麥赤霉病，培育與利用抗病品種是首要選擇。但是，受制于理論認(rèn)知和技術(shù)水平，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，關(guān)于赤霉病的研究全球鮮有突破性進(jìn)展，特別是小麥種質(zhì)資源中可用的主效抗赤霉病基因非常稀少。

該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授孔令介紹，經(jīng)過(guò)20年持續(xù)研究，他們發(fā)現(xiàn)小麥近緣植物——長(zhǎng)穗偃麥草的7E染色體長(zhǎng)臂末端攜帶抗赤霉病主效基因，并在國(guó)際上統(tǒng)一命名為Fhb7。歷經(jīng)抗病基因初定位、精細(xì)定位、圖位克隆、抗病分子機(jī)制解析等長(zhǎng)期探索，團(tuán)隊(duì)最終成功將該基因轉(zhuǎn)移至小麥品種，并明確了其在小麥抗病育種中的穩(wěn)定抗性和應(yīng)用價(jià)值。

研究同時(shí)表明，F(xiàn)hb7基因?qū)芏噻牭毒鷮俨≡哂袕V譜抗性，攜帶該基因的小麥品系在抗赤霉病的同時(shí)，對(duì)小麥另一重大病害——莖基腐病也表現(xiàn)出了明顯抗性。

那么，F(xiàn)hb7基因究竟是如何“抗擊”小麥赤霉病的呢？研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)系列分子實(shí)驗(yàn)和高分辨質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)hb7基因編碼一種谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶，可以打開(kāi)嘔吐毒素的環(huán)氧基團(tuán)，并催化其形成谷胱甘肽加合物，從而產(chǎn)生解毒效應(yīng)。

目前，攜帶Fhb7基因的多個(gè)小麥新品系已經(jīng)進(jìn)入國(guó)家、安徽省、山東省預(yù)備試驗(yàn)和區(qū)域試驗(yàn)，并被納入我國(guó)小麥良種聯(lián)合攻關(guān)計(jì)劃，為從源頭上解決小麥赤霉病問(wèn)題提供了解決方案。“這一特性有望在糧食深加工和飼料工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?！泵绹?guó)國(guó)家科學(xué)院院士、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院首席科學(xué)家鄧興旺說(shuō)。

Fhb7基因的發(fā)現(xiàn)和抗病機(jī)制解析對(duì)水稻、玉米等作物育種同樣具有重要意義。中國(guó)工程院院士、“雜交水稻之父”袁隆平表示，F(xiàn)hb7基因是禾谷類(lèi)作物種質(zhì)改良和創(chuàng)新的難得基因，其在育種領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，將有力提升我國(guó)農(nóng)作物種質(zhì)資源創(chuàng)新水平，為產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、確保國(guó)家糧食安全提供重要保障。

（來(lái)源：《科技日?qǐng)?bào)》）