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孔令让教授的团队长期从事小麦赤霉病抗性遗传和品种改良的研究。经过20多年的不懈努力，他们终于找到了解决全球疮痂问题的“金钥匙”。 小麦赤霉病是一种世界性的毁灭性的、困难的真菌病害。一旦感染，不仅影响小麦产量和品质，而且对食品安全和人类健康构成严重威胁。近年来，小麦赤霉病的发生面积不断扩大，成为农业领域的世界性难题。
几天前，《科学》杂志在网上公布了山东农业大学孔令让教授团队的科研成果。他们发现他们从小麦相关植物长穗偃麦草中克隆了抗赤霉病的主要基因Fhb7，揭示了其抗病的分子机制。携带该基因的种质已被许多单位用于小麦育种，表现出稳定的抗赤霉病性。
克服世界小麦问题
“小麦赤霉病是由镰孢菌感染引起的，可称为小麦的“癌症”。感染赤霉病的小麦籽粒枯萎，淀粉和蛋白质含量降低，出粉率低，湿面筋含量低，当发病小麦含量达到4%以上时，失去食用价值。一旦麦田被感染，产量通常会下降10%~20%，严重时可达80%~90%。严重的麦田可以被砍掉。尽管产量和质量都在下降，但由此生产的食品和饲料将对人类和动物健康构成严重威胁。”该团队的负责人、论文通讯的作者、山东农业大学农业学院院长孔令让说。
培育和利用抗病品种是最经济、有效和环保的选择。早在半个多世纪前，中国农业科学家就开始了对小麦赤霉病的相关研究。然而，小麦种质资源中可用于抗赤霉病的主基因非常稀少，因此在抗赤霉病育种上很难取得重大突破。
孔令让教授的团队长期从事小麦赤霉病抗性遗传和品种改良的研究。经过20多年的不懈努力，他们终于找到了解决全球疮痂问题的“金钥匙”。研究结果有五个发现:抗疮痂病的Fhb7基因已被克隆；发现Fhb7基因编码的酶对呕吐毒素有解毒作用。提供了真核生物之间核基因组DNA水平转移的功能证据。长穗偃麦草基因组的组装。发现Fhb7基因对镰刀菌具有广谱抗性。
北京大学现代农业研究所首席科学家邓兴旺对此成果给予了高度评价，认为论文中的五大研究内容构成了一个完整的科学故事，说明了Fhb7抗赤霉病基因在发现、组装、克隆、分析和应用方面的前世今生，具有重大的战略意义，这将引起致力于植物-病原相互作用、谷类基因组学、植物基因组进化、植物遗传修饰、植物育种(尤其是抗病育种)乃至全世界决策者的广泛关注。
十年磨剑的宝贵成果
自1985年以来，孔灵让一直从事长偃麦草、长偃麦草与小麦的远缘杂交研究。大约在2000年，他在长穗偃麦草中发现了抗赤霉病基因，并于2015年将其命名为Fhb7。然后，他带领团队通过初始定位和精细定位，证明Fhb7单基因具有高抗赤霉病性。随后，高质量地组装和注释了复杂的长偃麦草基因组，并完成了基因的精细定位。
该团队利用传统的图谱克隆技术，结合细胞遗传学、突变基因组学、病毒诱导的基因沉默和转基因技术，充分验证了长穗偃麦草基因组中抗黑星病基因Fhb7的功能。
通过一系列的分子实验和高分辨率质谱分析，发现Fhb7编码的蛋白质能打开呕吐毒素的环氧基团，并催化其形成谷胱甘肽加合物，从而产生解毒作用，证实并验证了其在小麦抗病育种中的稳定抗性和应用价值孔令让说，呕吐毒素的产生是造成小麦赤霉病严重危害的重要因素之一。呕吐毒素严重污染食物和饲料，被世界卫生组织指定为一种自然发生的极其危险的食物污染物，可导致人类和动物中毒。呕吐毒素可同时在人体和哺乳动物体内逐渐积累，引发慢性毒副作用，如免疫功能下降。
2015年，该团队利用远缘杂交结合分子标记辅助选择，将携带Fhb7基因的染色体片段转移到栽培小麦上，获得抗赤霉病种质材料，并分发给30多个小麦抗赤霉病遗传改良单位，在山东、河南、江苏、安徽等地进行了广泛试验。多年的实验研究发现，Fhb7基因在各种遗传背景下都能显著提高小麦赤霉病抗性，且对产量没有显著的负面影响。目前，几个携带Fhb7基因的小麦新品系已进入国家和山东省的预试验和区域试验，并被纳入中国小麦品种改良联合研究计划，从源头上解决了小麦赤霉病问题。
科学研究小组合作解决关键问题。
孔令让的硕士研究生李雪峰一直致力于小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短段易位系的创制。这项工作的重点是打破Fhb7基因和黄色素基因Psy之间的紧密联系。他说，由于黄色素基因Psy，面粉是黄色的，这很难用于育种，也影响了市场前景。在整个2018年，通过分子标记辅助选择和抗赤霉病接种鉴定，我完成了21000个Fhb7基因杂种近交后代的选择和鉴定。最后，我发现了2个小麦植株，打破了这两个基因之间的紧密联系，获得了一个小麦-长偃麦草短片段易位系，具有良好的抗赤霉病性和明亮的白色面粉颜色。
“当我们在实地选择材料时，感觉就像在淘宝上一样。当我们选择好的材料时，我们仍然希望看到下一个。我们认为后面还有更好的。我们必须总是选择最好的一个。科学研究的过程是一种乐趣。”从孔令让的角度来看，饲养既辛苦又充满挑战和乐趣。
合著者和第一作者王宏伟去年发现了腰椎间盘突出症，但他没有时间恢复。在吃药和锻炼以减轻疼痛的同时，他通过举起电脑站在桌子上继续阅读材料和写文章。“他从未有过休息的概念。有一段时间，他的父母生病住院。他每天晚上都去医院陪他们，白天呆在实验室里。”王宏伟的情人王菲说。
“团队中优秀的科技工作者的‘胸怀大志’的家国情怀、‘十年磨一剑’的科研品质和‘聚智攻关’的协作精神值得学习。山东农业大学党委书记徐建波说，下一步，我们要始终坚持紧密结合生产实际的战略方向，着眼于农业生产中的关键共性问题，用科学技术解决“瓶颈”问题，努力在土壤、肥料、水、种子等各个领域产生前瞻性和实效性， 突破一批制约现代高效农业产业发展的关键共性技术，积极融入山东省“八大发展战略”成为服务农村振兴的排头兵。 (记者赵、)
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