《中国科学报》 2012-10-09 B1 生物周刊

患条锈病的小麦

　　随着小麦条锈病新菌系的出现，中国发现了新的小麦条锈病致病类型，这意味着今后几年我国小麦条锈病的危害仍然处在高发的状态下。
 
　　传统的育种速度能赶上病原菌变异的速度吗？面对条锈病这一灾劫，小麦如何才能渡过难关？
 
　　抗病品种不能彻底解决问题
 
　　小麦是我国第三大粮食作物，目前的种植面积达到24万亩。我国小麦产量约占全球产量的17%，中国的小麦生产不仅对保障本国的粮食安全至关重要，也维系全球的粮食安全。
 
　　每年从育种到收割，小麦经常经历病虫害的重重劫难。据中国农业科学院作物科学研究所研究员、国家小麦改良中心主任何中虎介绍，威胁我国小麦生产安全的主要病害包括纹枯病、白粉病、条锈病和赤霉病等。其中，小麦条锈病是第一大类病害。
 
　　“小麦条锈病曾经在历史上造成了重大的产量损失。1950年，由于小麦条锈病，我国损失了60亿公斤粮食，1964年损失32亿公斤，2002年损失14亿公斤，所以说条锈病是对小麦最重要的病害。”旱区作物逆境生物学国家重点实验室主任康振生说。
 
　　如果用此病害在一个国家的发生程度和范围来衡量，中国可以说是条锈病的最大流行区。
 
　　目前主要利用抗病品种来防治小麦条锈病，抗病品种既具有经济性，而且不污染环境。
 
　　“但是在抗病品种的利用当中有一个关键的问题。病原菌变异易造成抗病品种抗病性的丧失，所以我国培育的新品种在生产上利用三到五年就有可能丧失抗病性。”康振生表明了自己的担忧。
 
　　近年来新小种和其他致病类型的出现和发展使此病害流行的可能性更高,潜在威胁更大，涉及范围更广。由于其流行频率高、暴发性强、发生范围广等特点，从而严重威胁小麦高产和稳产。
 
　　而且，目前我国出现了条锈病新菌系，使得我国小麦大部分品种处于易感状态。“我们实验室通过对599个小麦品种的鉴定，发现70%的品种都是感病品种。”康振生说。
 
　　小檗“为虎添翼”
 
　　条锈病的流行往往是由于新病原菌出现造成，而病原菌的变异又主要发生在西部越夏区。
 
　　在我国，可将小麦分为三大区域：越夏区、越冬区，还有春季的流行区。在夏天没有小麦的时候，病原菌在西部地区越夏，秋天传到东部麦区，到了春天就会危害广大的黄淮麦区。病原菌从西到东传播过来，病害年年如是循环。
 
　　在如此严峻的形势下，现在还发现在我国小麦条锈病不但有无性的过程，还有有性繁殖的过程，这就是病原菌极易发生变异的罪魁祸首，加剧了条锈病对小麦的威胁。
 
　　之前美国科学家已经发现，条锈病的无性阶段发生在小麦上，而某种植物可以促使条锈病有性过程发生。
 
　　康振生的研究小组就发现了这样一种植物——中国小檗。
 
　　“小檗”是小檗科的植物，黄连素就是通过这种植物的根提取，西南部山区大量存在这种植物。专家发现在陇南的越夏区，小檗也普遍存在，而且很多小檗就生长在田园边上。
 
　　“山上有很多小檗，都离田很近。我们通过室内的接种实验，成功产生了性子器和锈子器，这意味着条锈病可以侵染小檗。”康振生说。
 
　　科学家从这些感染区小檗上成功分离到小麦条锈。通过毒性鉴定，证实在小檗上锈菌可产生不同的致病类型，这意味着通过有性过程可以导致小麦条锈病的毒性变异。
 
　　到目前为止，我国已经发现16种小檗可以作为小麦条锈病的转主寄主高度感染条锈病，这些小檗分布在西北、西南等越夏区。
 
　　培育抗条锈病的“新工具”
 
　　17世纪，当国外发现小檗是条锈病转主寄主时，他们通过铲除小檗来降低初始菌源量，以此减慢病原菌的变异速度，从而减少条锈病带来的危害。
 
　　那么，风雨欲来之际中国将如何应对由于病原菌变异带来的新威胁？
 
　　西北农林科技大学的刘巍博士表示，在小麦条锈病防治方面，中国需要基础的农业防治和化学防治，包括培育抗病品种，做好化学防治。但化学药剂会对环境造成一些污染，而且很容易使小麦形成抗药性。所以，国内外大量实验和生产实践证明，种植抗病品种是最有效、最经济、最安全的方法。
 
　　专家介绍，在抗病育种方面，我国现在主要是采取从农家地方品种的普通小麦中获取菌源种来挖掘一些抗条锈病的基因从而进行培育，开发新的抗病品种。
 
　　但是，传统的育种速度能赶上病原菌变异的速度吗？
 
　　刘巍表示，康教授带领下的科研团队目前正在运用分子生物学技术力图挖掘新的抗病资源。其中有一种就是分子标记辅助育种技术，把筛选到的好的分子标记，用分子标记对材料的抗病性进行鉴定和选择，能够快速准确将抗病基因转育或者是累计到改良的品种当中。
 
　　“新方法用标记含着目的基因的杂和体进行回交，在抗病育种中可以省去每次回交之中还要自交的程序，大大缩短了一些育种的年限，提高了育种的效率。”刘巍说。