破解小麥赤霉病的基因密碼

【奮斗者正青春】

芒種過后，正是麥收時節。山東泰安，翻滾的麥浪訴說著豐收的喜悅。

早上7點剛過，金燦燦的麥田里，已有一群年輕人在辛勤地勞作。收割，捆扎，分類，標記，一套動作流暢嫻熟。

臉被烈日曬得黝黑，手被麥芒扎得粗糙。這些“干農活”的年輕人，來歷可不一般。作為山東農業大學作物生物學國家重點實驗室小麥種質創新與利用團隊成員，他們年紀輕輕卻已走在農業科技的世界前沿，成功破解小麥“癌癥”的基因密碼，成果入選兩院院士評選的“2020年中國十大科技進展”。

小麥是我國第二大糧食作物，是北方人的主要口糧。“農民種植小麥，最怕小麥生病，尤其是赤霉病。”山東農業大學農學院院長、作物生物學國家重點實驗室副主任孔令讓介紹，“這個病俗稱小麥‘癌癥’，可導致大幅減產，產生的霉菌毒素嚴重危害人畜健康甚至致癌。如何培育抗病品種，從源頭上克服小麥赤霉病，是農業科技領域的世界性難題。”

端牢“中國飯碗”，重在農業科技創新。2008年，剛從海外留學回國的孔令讓馬不停蹄，在山東農業大學組建了一支青年科研團隊，率先踏上尋找優異基因對抗小麥赤霉病的道路。

“小麥基因組龐大，有12萬個基因，從中找到一個抗赤霉病基因，有些像大海撈針。”團隊成員、山東農業大學農學院教授王宏偉坦言，向科學未知挑戰，一次次的失敗甚至絕望是工作的常態。

“作物研究，必須坐得住冷板凳。”團隊成員、山東農業大學農學院博士生呂忠璠說，“小麥在大田里的生長周期一般是230多天，在溫室內種一茬也需要3個多月。如果一個環節出錯，就要再等一個生長周期。”

寒來暑往，年復一年，數不清經歷了多少次嘗試和挫折，團隊在篩選研究中發現，小麥的近緣植物長穗偃麥草的7E染色體長臂末端，含有赤霉病抗原。“然而，染色體末端有上千個基因，究竟哪一個是我們的目標？還有大量工作要做。”團隊成員、山東農業大學農學院副教授孫思龍說。

接下來的3年里，團隊對2.5萬株小麥進行了分析。光是基因擴增實驗，就至少做了30萬次，大家平均每天泡在實驗室14個小時以上。好在天道酬勤，他們終于把抗病基因的定位范圍，縮小到了兩個基因。

曙光在前，卻又遭遇至暗時刻。2019年春天的一個夜晚，王宏偉和孫思龍經過一番討論，推翻了前面的結論。當時，兩個人都很絕望，王宏偉更是焦慮得一夜未眠。第二天一早，兩個心有不甘的年輕人聚到實驗室，又從頭梳理和論證實驗數據。最終，他們一致判定，前面的結論并沒有錯，并推斷出其中一個基因就是大家尋找多年的答案。

接下來，就差把推斷結果用實驗論證出來了。“看似只有一步之遙，其實卻是咫尺天涯。”王宏偉說，“團隊得反復在大田里構建群體、取材完成基因克隆，再到實驗室進行抗病分子機制解析。這又是一個漫長的過程。”

“又經過一年多的集智攻關，團隊才最終確認找到了小麥‘癌癥’克星——抗赤霉病主效基因Fhb7。”孫思龍介紹，2020年5月，國際頂尖學術期刊《科學》以封面文章發表了這一原始創新成果。目前，團隊創制的抗赤霉病小麥種質材料已提供給國內60多家育種單位使用。第一個含抗赤霉病基因Fhb7的小麥新品種“山農48”，已于2021年通過正式審定并在全國推廣種植。

青春接力，久久為功。“十幾年中，我們培養了一支‘心有大我、至誠報國’的團隊。”孔令讓說，團隊成員在科研實踐中砥礪成才，涌現出全國杰出專業技術人才、農業農村部“農業科研杰出人才”、全國優秀共產黨員等先進典型。如今，針對抗赤霉病基因的生物降解應用等科學難題，這個平均年齡只有30歲的團隊，又開啟了新的科研攻關。

用奮斗擦亮青春底色，以實干擔當時代重任。“農業科研是一項充滿希望的工作，每一次看到麥苗破土而出，心中都會升起新的期冀。”呂忠璠說，“我們會繼續瞄準制約現代農業發展的‘卡脖子’技術難題，踔厲奮發，勇攀高峰，為保障國家糧食安全交出新時代青年的創新答卷。”（本報記者 羅旭）