治愈小麥“癌癥”的關鍵“鑰匙”被找到

王延斌

小麥赤霉病，由鐮刀真菌感染引起，不僅導致小麥減產，還極其難防難治，被稱為小麥“癌癥”。近日，國際知名學術期刊《科學》在線發表的一項科研成果顯示，來自中國山東農業大學的科研團隊首次從小麥近緣植物長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制。這一發現為解決小麥赤霉病這一世界性難題找到了關鍵“鑰匙”。

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

據中國工程院院士、長期致力于小麥赤霉病研究的作物遺傳育種學家程順和介紹，防治小麥赤霉病，培育與利用抗病品種是首要選擇。但是，受制于理論認知和技術水平，半個多世紀以來，關于赤霉病的研究全球鮮有突破性進展，特別是小麥種質資源中可用的主效抗赤霉病基因非常稀少。

該團隊負責人、山東農業大學教授孔令介紹，經過20年持續研究，他們發現小麥近緣植物——長穗偃麥草的7E染色體長臂末端攜帶抗赤霉病主效基因，并在國際上統一命名為Fhb7。歷經抗病基因初定位、精細定位、圖位克隆、抗病分子機制解析等長期探索，團隊最終成功將該基因轉移至小麥品種，并明確了其在小麥抗病育種中的穩定抗性和應用價值。

研究同時表明，Fhb7基因對很多鐮刀菌屬病原菌具有廣譜抗性，攜帶該基因的小麥品系在抗赤霉病的同時，對小麥另一重大病害——莖基腐病也表現出了明顯抗性。

那么，Fhb7基因究竟是如何“抗擊”小麥赤霉病的呢？研究團隊通過系列分子實驗和高分辨質譜分析發現，Fhb7基因編碼一種谷胱甘肽S-轉移酶，可以打開嘔吐毒素的環氧基團，并催化其形成谷胱甘肽加合物，從而產生解毒效應。

目前，攜帶Fhb7基因的多個小麥新品系已經進入國家、安徽省、山東省預備試驗和區域試驗，并被納入我國小麥良種聯合攻關計劃，為從源頭上解決小麥赤霉病問題提供了解決方案。“這一特性有望在糧食深加工和飼料工業中得到廣泛應用。”美國國家科學院院士、北京大學現代農業研究院首席科學家鄧興旺說。

Fhb7基因的發現和抗病機制解析對水稻、玉米等作物育種同樣具有重要意義。中國工程院院士、“雜交水稻之父”袁隆平表示，Fhb7基因是禾谷類作物種質改良和創新的難得基因，其在育種領域的推廣應用，將有力提升我國農作物種質資源創新水平，為產業提質增效、確保國家糧食安全提供重要保障。

（來源：《科技日報》）