西北農林科技大學植物免疫研究團隊:褲腳但沾泥土,指尖便長留麥香

一支團隊,數十載歲月不輟,俯身研究,接續奮斗,把論文寫在西部大地上,助力中國人端牢自己的飯碗。這支團隊,就是西北農林科技大學植物免疫研究團隊。
“西部這片廣袤的土地,為我們賡續農業科研提供了廣闊的舞台。”團隊帶頭人、中國工程院院士康振生說。蹁躚在這舞台上,他們成就斐然,團隊人才輩出!
較勁“斗法”,讓小麥不再“生鏽”
“立春了,氣溫回升了,小麥馬上要返青!”康振生說這話時滿是焦急。
八百裡秦川大地還氤氳著春節的臘香,康振生卻坐不住了。他深知,蟄伏的小麥條鏽病菌隨時會在春風中蘇醒,在麥葉下潛滋暗長,肆卷田壟。
團隊的安排很快就定了下來。王曉杰著手匯總鄂豫陝三省小麥田間調查情況﹔胡小平、王保通等人做好准備,赴川雲貴三省進行麥田病害調查﹔而康振生將在兩周后帶隊到陝西寶雞等地調查。
這些麥田守望者與小麥條鏽病的新一輪“斗法”拉開序幕。
其實,他們與小麥條鏽病的“斗法”已經進行了50多年。
小麥條鏽病,被稱為“小麥癌症”,是世界小麥生產的主要公敵之一,通常使小麥減產10%到30%,嚴重時甚至會導致小麥絕產。新中國成立后,數次遭遇了全國范圍內的小麥條鏽病大流行,小麥減產嚴重。
“這是當時寶雞地區小麥條鏽病嚴重時的真實情況。”給記者翻看起2021年3月16日的一組照片,胡小平、王保通,兩位西北農林科技大學植物保護學院教授仍痛心不已。
照片上,麥葉長滿了黃色的小疙瘩。王保通說:“條鏽菌孢子堆耀武揚威似地盤踞在苗株頂端的葉片上,輕輕一搖,孢粉散落一片,我們從麥田出來,鞋子與褲腿都染成了黃顏色。”
條鏽病是小麥生長的頭號“敵人”,農民談之色變。立志制服它,團隊成員一刻不敢停,一代代接著干。
“為了找到小麥條鏽病的‘老巢’,我的老師幾乎踏遍甘肅隴南、隴東和陝西關中所有鄉鎮的麥田,鞋磨破了,腳走腫了,步伐未曾停下來。”康振生口中的老師,是團隊第一代帶頭人——中國工程院院士李振岐。
“這哪裡是麥田,分明是戰場,老師一輩子都跟小麥條鏽病較量。”康振生回憶,20世紀70年代末,老師將學校大門口東南處的防空窯洞改建為低溫實驗室,在這樣的環境中“排兵布陣”,以更長時間研究小麥條鏽病害。
李振岐發現,我國東部小麥條鏽病的發病菌源每年都是從西部吹過去的。甘肅、青海、寧夏、陝西、四川交界的大區域內,形成了一個條鏽病菌藏身越夏的“越夏易變區”,由此,他在國內率先揭示了小麥條鏽病的越夏越冬和流行傳播規律。
2000年,康振生接過了李振岐的擔子。他注意到,曾經的小麥抗病品種不再抗病。為什麼?康振生下決心搞明白。
“小檗是小麥條鏽病菌肆虐的‘幫凶’。”團隊青年成員湯春蕾撿起地裡的一截小檗對記者說,這個結論,是團隊研究十余年的成果。
小檗是一種落葉灌木,枝干上帶有小針刺,在我國南北均有分布。麥農很納悶,這種漫山遍野在溝溝坎坎邊生長的灌木,和小麥風馬牛不相及,怎麼就成了“幫凶”?
2010年,有美國學者發現小檗上出現條鏽病,但認為小檗在小麥條鏽病菌的有性生殖與病害流行中不起作用。康振生敏銳地察覺到,小檗可能助長小麥條鏽病菌的傳播。為了驗証自己的判斷,他帶著團隊走進大山,如海裡撈針般尋覓小檗植株。
回憶起那段時日,西北農林科技大學植物保護學院教授趙杰不住擺手,“我們幾乎沒有周末,一有節假日就去山區調研,驢車上不去的地方,我們就徒步攀爬”。
通過數千份樣本採集、上萬次實驗研究,團隊找到了自然條件下的小麥條鏽病菌在小檗上“安營扎寨”甚至“傳宗接代”的証據,並最終獲得了重大發現:有性生殖是我國條鏽菌致病性變異的主要途徑,小麥條鏽病菌正是在廣泛分布於西北山區的野生小檗上“生兒育女”,才使得新一代病菌成為小麥品種的“殺手”。這一發現不僅改寫了全國統編教材《農業植物病理學》的相關內容,還登上了國際頂級期刊《植物病理學年評》。
“鏟除麥田邊10米范圍的小檗,把小檗周圍的麥垛用塑料布遮蓋起來,對相距麥田較遠的小檗噴施化學殺真菌劑。”每年4月至6月,趙杰都會帶上團隊成員,依次在四川、陝西、甘肅、青海、西藏等地向群眾示范推廣“鏟、遮、噴”小檗治理新技術。2023年,這項技術成為我國農業主推技術之一。
大海撈針,追蹤頑疾基因
西北農林科技大學北校區外,一片試驗田裡,青青麥苗隨風搖曳,綠波蕩漾。一個個標識牌,講述著它們的“前世今生”。
“這些小麥可不一般呢!”指著一簇簇麥苗,作物抗逆與高效生產全國重點實驗室主任王曉杰賣起了關子。
“外觀看不出什麼特別的地方呀。”記者疑惑。
“它們都能抗條鏽病,因為被剪去了一個特殊的基因片段。”王曉杰回答,這個基因叫TaPsIPK1(編碼胞質類受體蛋白激酶)。
“病原菌經常變異,想從根本上阻斷變異,就要在基因上做文章。”王曉杰告訴記者。
發現剪去基因的“秘籍”,源於王曉杰2004年的一次實驗。
“做條鏽菌侵染小麥的基因表達實驗時,我意外發現了一個陌生的基因片段。它是干什麼的?”王曉杰回憶說,坐在實驗桌前,自己瞬間滿腦子困惑,“這一幕情景永遠定格在我的研究生涯裡”。遺憾的是,受困於當時的研究條件,他未能解開這個謎團。
成功垂青於執著的人。11年之后,王曉杰帶著自己的首個博士研究生王寧,再啟解謎之路。師生二人一起設計實驗方案、研究實驗可行性、推敲每個實驗環節……
“像當年康老師帶隊在山野尋找感病小檗一樣,我們在實驗室裡進行著艱難的研究追蹤。”王寧說,小麥有十幾萬個基因,追蹤工作如大海撈針,“我撈到博士都畢業了,依然還沒有眉目,在博士后期間又繼續撈”。
越來越多的團隊成員接力加入研究中,無數個夜晚,科研樓的實驗室燈火通明。
18年,216個月,6500多天,這段基因的神秘面紗終於被揭開了。
“TaPsIPK1是一個最容易‘叛變’的感病基因,是小麥感染條鏽病菌的真凶!”王曉杰的欣喜溢於言表,條鏽病菌進入小麥分泌毒性蛋白,正是TaPsIPK1被毒性蛋白操縱,最終使小麥感染病害。
2022年,這項成果在線刊發於國際頂級期刊《細胞》,猶如小麥條鏽病研究領域的一聲春雷。它預示著:利用基因編輯技術精准敲除TaPsIPK1,讓來勢洶洶的毒性蛋白失去“內應”,一條對抗小麥條鏽病的生物育種新途徑,由此展現在世人面前。
此后試驗表明,基因編輯后的小麥品種,條鏽病從容易感染變為中抗或高抗,且保持著原品種主要農藝性狀。
多年來,團隊堅守中國西北地區,回答了我國小麥條鏽病致病菌從哪裡來、如何致病、如何防控等一系列問題,創立的“中國小麥條鏽病菌源基地綜合治理技術體系”,在我國12個省區市應用,使條鏽病發生面積減少了50%,每年挽回糧食損失20多億公斤。
“為何團隊能取得這一次又一次突破?”記者問。
“搞農業的,扎根泥土,才能根深葉茂!心懷‘國之大者’,服務國家需求,是我們不斷取得進步的根本原因。”康振生說,團隊將繼續和小麥條鏽病“斗法”,為保障國家糧食安全作貢獻。
站好“兩台”,助接力者起點更高
隴東高原的風中,年過六旬的學者帶著弟子們在麥浪中追尋答案——這樣的場景與那“知農愛農”的種子一起,深深留在了學子心田。
“實驗室裡的數據再漂亮,若不能解決田間地頭的難題,就是紙上談兵。”2010年深冬,康振生帶領團隊深入甘肅山區調研小麥秋苗。車輛被大雪困在山巔,大家俯身掬沙鋪路,助其前行﹔標本被積雪掩埋,師生蹲地刨雪尋葉。
“‘把論文寫在大地上’,是如此親切可感。”學生們在日記中寫道,“褲腳但沾泥土,指尖便長留麥苗的清香。”
“農業院校教師一生要站好兩個講台,一是教書育人的講台,一是田間地頭的講台。常常自問初心何在,人生之路就會走穩走遠。”康振生創立“田間課堂”,讓本科生一年級便走進麥田,觀察病害循環﹔要求研究生每年至少三個月扎根農村,與農民同吃同住同下田。
遠赴雲貴調研,師生們翻山越嶺,以驢車馬車代步,在顛簸中記錄病害數據。“康老師年過半百,仍沖鋒在前,我們年輕人怎能輕言疲憊?”西北農林科技大學植物保護學院副研究員王建鋒說。這種腳踩泥土、眼望星辰的實踐淬煉,讓一批批學子褪去書生氣,成長為既懂理論、更通實務的農業科研工作者。
王曉杰也是這樣成長起來的。他是康振生從德國做訪問學者歸來后,招收的第一批碩士生。那時,分子生物學在農業領域的應用研究前景廣闊,卻耗資巨大。一盒隻能做四五次實驗的試劑貴達3萬元,任何一步出錯,整個實驗就得報廢。“不要害怕,放心大膽地做!該花多少錢,哪怕10萬元、20萬元,咱們也要把研究做完!”康振生堅定鼓勵著王曉杰。
教書育人的講台同樣精彩。康振生的課堂往往座無虛席,他摒棄照本宣科,將800余幅自攝的真菌超微結構圖制成動畫,讓微觀世界躍然屏上﹔他邀請國際專家雲端授課,把全球最前沿的分子植物病理學動態引入課堂。湯春蕾記憶猶新:“康老師的‘學科導論’課像打開一扇窗,讓我們看見植物保護連著糧食安全、生物安全的宏大圖景。”
康振生創立的“五聯驅動”教學模式,將思政教育、科研實踐、國際訪學等熔鑄一爐,構建起“三有三強”人才培養體系。他主編的《植物病理學原理》被奉為經典,而比教材更珍貴的,還是那句“農業院校教師一生要站好兩個講台”。
康振生與學生們圍坐討論的身影,成為西農校園溫暖的風景。團隊定期與研究生座談,將國際期刊的最新動態轉化為研究思路﹔春節科研樓前的停車場上,總有康振生那輛沾滿塵土的車。西北農林科技大學植物保護學院教授馮浩感慨:“康老師為我們解知惑、傳行道。得益於此,團隊中涌現出很多優秀人才,更有一批學子主動奔赴偏遠地區,將病害防控技術播撒在鄉村振興一線。”這樣的傳承,讓團隊蜚聲業界。
在團隊心中,最豐碩的成果不是榮譽証書上的燙金文字,而是能讓接力者“站在更高的起點上”﹔是西北大地上,一代代青年學者走進實驗室、走進田野時,眼中閃爍著與他們當年一樣熾熱的光。
(記者 張哲浩 李潔 通訊員 靳軍)
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