小麦“癌症”克星背后的故事

2020/5/11 9:47:10粮油市场报收藏

　　□翟荣惠颜旭

      近日，国际顶尖学术杂志《科学》在线发表了孔令让团队重要学术突破。他们在全球首次从小麦近缘植物长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病关键基因Fhb7，成功将其转移至小麦品种中，并揭示了其抗病分子机制。

　　小麦赤霉病是威胁世界粮食生产和食品安全的重大难题。长期的生产实践证明，小麦赤霉病基本不可治，预防难度也非常大，因此被称为小麦“癌症”。孔令让团队获得的抗赤霉病基因Fhb7就来源于长穗偃麦草，随后他们通过群体遗传分析表明，该基因使得赤霉病病情指数降低超过30％，是高效抗性基因，明确了其在小麦抗病育种中的稳定抗性和应用价值。

　　他们将携带该基因的小麦种质材料分发到30多家育种单位，用于小麦赤霉病抗性的遗传改良，并在山东、河南、江苏、安徽等小麦主产区进行了广泛试验。数据表明，Fhb7基因具有广谱抗性，携带该基因的植株在抗小麦赤霉病的同时，对小麦另一大病害茎基腐病也表现出了明显抗性，同时对产量无负面影响。

　　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。更加可喜的是，他们发现Fhb7基因可以有效分解呕吐毒素，产生解毒效应，这一特性有望在粮食深加工和饲料工业中得到广泛应用，有效解决我国存储粮积累造成的呕吐毒素污染问题。

　　这一发现为解决小麦赤霉病这一世界性难题找到了“金钥匙”，“更让我们把小麦抗赤霉病种质资源牢牢掌握在了自己手里！”孔令让难掩激动之情。这一科学故事背后凝结的是孔令让团队20年磨一剑的科研心血。

　　论文第一作者和共同通讯作者王宏伟详细介绍了研究成果的五个发现：克隆了Fhb7抗赤霉病基因；发现Fhb7基因编码的酶对呕吐毒素具有解毒功能；提供了真核生物间核基因组DNA水平转移的功能性证据；组装了长穗偃麦草基因组；发现Fhb7基因对整个镰刀菌属病原菌具有广谱抗性。

　　团队采用传统图位克隆技术，使用细胞遗传学、突变基因组学、病毒诱导的基因沉默和转基因技术，对来自长穗偃麦草基因组的抗赤霉病基因Fhb7进行了充分的功能性验证。通过系列分子实验和高分辨质谱分析，发现Fhb7编码的蛋白可以打开呕吐毒素的环氧基团，并催化其形成谷胱甘肽加合物，从而产生解毒效应。

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