攻克小麦赤霉病:山东农业大学找到“金钥匙”

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4月10日,《科学》(Science)在线发表了山东农业大学孔令让教授团队的科研成果。为了攻克小麦的赤霉病,他们从小麦近缘植物长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病主效基因Fhb7,揭示了其抗病分子机制。携带该基因的种质材料被多家单位用于小麦育种,表现出非常稳定的赤霉病抗性。这一发现为解决小麦赤霉病世界性难题找到了“金钥匙”。

抗小麦赤霉病主效基因Fhb7图片

小麦赤霉病难防难治,如果感染,不但影响小麦产量和品质,更对食品安全和人类健康构成严重威胁。

小麦赤霉病,又称为麦穗枯、烂麦头、红麦头,其是由镰刀菌属真菌侵染而导致,这种病菌附着在作物秸秆上越夏过冬,感病植株穗头上会产生粉红色孢子堆,进而会导致小麦减产10%—20%,严重时达80%—90%,重病田可致绝收。

小麦赤霉病与气象条件关系非常密切。小麦抽穗扬花期,遇到3至5日的连阴雨天气,茎秆内的镰刀菌孢子随雨水和气流飘落、流动,侵染小麦穗头,造成小麦赤霉病流行。

小麦赤霉病图片

为此,山东农业大学孔令让教授研究了20年,发现小麦近缘植物长穗偃麦草7E染色体长臂末端携带抗赤霉病主效基因,并在国际上统一命名为Fhb7。历经抗病基因初定位、精细定位、图位克隆、抗病分子机制解析等长期探索,研究团队最终成功将该基因转移至小麦品种,并明确了其在小麦抗病育种中的稳定抗性和应用价值。

山东农业大学孔令让教授图片

研究同时表明,Fhb7基因对很多镰刀菌属病原菌具有广谱抗性,携带该基因的小麦品系在抗赤霉病的同时,对小麦茎基腐病也表现出了明显抗性。Fhb7基因编码一种谷胱甘肽S-转移酶(GST),具有广谱解毒功能,可以分解包括呕吐毒素在内的多种毒素

目前,携带Fhb7基因的多个小麦新品系已经进入国家、安徽省、山东省预备试验和区域试验,并被纳入我国小麦良种联合攻关计划,为从源头上解决小麦赤霉病问题提供了解决方案。

正常麦穗图片

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