美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局的研究人員發(fā)布了一種新的春小麥種質(zhì)資源，具備抗鐮刀菌穗腐病的特性，為種植者對抗這一破壞性作物病害提供了新的解決方案。
鐮刀菌穗腐病（FHB），又稱赤霉病，是美國影響小粒谷物（尤其是小麥和大麥）生產(chǎn)的主要真菌病害。該病的主要病原菌是禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum L.），但多種鐮刀菌菌株也可能引發(fā)此病。
多年來，赤霉病已經(jīng)造成數(shù)十億美元的作物損失，并可能對消費(fèi)者健康構(gòu)成風(fēng)險。這一新種質(zhì)資源之所以至關(guān)重要，是因為鐮刀菌病害并未得到有效改善——事實上，目前的穗腐病情況比20年前更加嚴(yán)重。
雖然一些創(chuàng)新的現(xiàn)代作物保護(hù)產(chǎn)品，如先正達(dá)公司的Miravis Ace，已發(fā)揮了顯著作用，但仍需要更多的解決措施。真菌病原體通常在潮濕的天氣中繁殖，即使是短期的輕度到中度降雨，也足以導(dǎo)致小麥感染。最適宜的溫度為22-28攝氏度，且高濕度環(huán)境同樣有利于病原體的生長。
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抗病基因研究的緊迫性與突破
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，控制這一毀滅性病害的有效途徑是通過改良谷類作物，使其攜帶抗鐮刀菌穗腐病的基因。
然而，目前在小麥和大麥中，能夠有效抗穗腐病的基因資源十分有限，因此亟需尋找新的抗病基因，尤其是在硬粒小麥和大麥中，以應(yīng)對這一威脅。
美國農(nóng)業(yè)部的瑪麗貝爾·阿隆索表示，這種新的春小麥種質(zhì)系是一項“科學(xué)突破”。美國農(nóng)業(yè)研究署（ARS）內(nèi)布拉斯加州林肯市小麥、高粱和牧草研究中心的遺傳學(xué)家蔡希文與ARS和北達(dá)科他州農(nóng)業(yè)試驗站的科學(xué)家們合作，利用先前的研究成果，培育出了名為WGC002的春小麥新種質(zhì)系。
該種質(zhì)系攜帶了在野生草中發(fā)現(xiàn)的新基因Fhb7，能在多種環(huán)境下顯著增強(qiáng)對鐮刀菌的抗性?？茖W(xué)家們利用植物育種技術(shù)，從野生草中選取具有所需性狀的基因，并成功地將這些基因整合到美國不同市場類別的小麥品種中。蔡教授表示：“這是一次意義重大的發(fā)現(xiàn)，因為目前可用的抗性基因非常有限。這是首個在野生種中發(fā)現(xiàn)的有效抗赤霉病基因，且已成功導(dǎo)入春小麥、冬小麥和硬粒小麥品種中。此外，該基因還表現(xiàn)出我們所稱的累加效應(yīng)，即它可以增強(qiáng)并提高其他基因的抗性水平。”
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應(yīng)用前景與全球影響
WGC002春小麥種質(zhì)資源已被國內(nèi)外多個小麥育種項目所利用。美國農(nóng)業(yè)研究署的科學(xué)家們正在將這一新型抗赤霉病基因應(yīng)用于冬小麥、春小麥和硬粒小麥的優(yōu)良品種中。
科學(xué)家預(yù)計，如果農(nóng)民開始種植含有這一抗性基因的新品種，未來幾年內(nèi)，美國因小麥赤霉病造成的經(jīng)濟(jì)損失將大幅減少。
03
全球挑戰(zhàn)與中國現(xiàn)狀
然而，盡管取得了重要進(jìn)展，全球赤霉病問題依然沒有得到根本性解決，尤其是在中國。
根據(jù)全國農(nóng)技中心的預(yù)測，2026年全國小麥赤霉病的發(fā)生風(fēng)險將顯著加劇，預(yù)計受影響的面積將達(dá)到1.4億畝，需預(yù)防控制的面積更是達(dá)到2.5億畝次。赤霉病被稱為小麥的“癌癥”，不僅嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量，還釋放有毒物質(zhì)，危害人類健康。
國內(nèi)科研團(tuán)隊雖然在不斷努力，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)孔令讓教授團(tuán)隊曾成功克隆出Fhb7基因，但中國科學(xué)院韓方普團(tuán)隊對其抗性功能提出了質(zhì)疑，這使得赤霉病抗性基因的研究仍存在不確定性。
在此背景下，中國的小麥育種急需突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸。雖然像揚(yáng)麥33等品種已包含F(xiàn)hb1和Fhb5兩個抗赤霉病基因，但面對赤霉病的廣泛威脅，仍需更多創(chuàng)新和持續(xù)投入。
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結(jié)語
美國這一研究成果為中國提供了寶貴的經(jīng)驗，并為國內(nèi)小麥育種提供了新的方向。只有加強(qiáng)國際合作，加快國內(nèi)科研突破，中國才能在全球小麥產(chǎn)業(yè)中占據(jù)有利位置，并有效控制赤霉病帶來的風(fēng)險。
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智種評論
近日，美國農(nóng)業(yè)部發(fā)布了具有抗鐮刀菌穗腐?。ǔ嗝共。┬禄虻拇盒←湻N質(zhì)資源WGC002，為全球小麥種植者提供了抗擊這一持續(xù)威脅性病害的新希望。
鐮刀菌穗腐病嚴(yán)重影響小麥生產(chǎn)，既降低作物產(chǎn)量，又可能對食品安全構(gòu)成威脅。美國農(nóng)業(yè)研究署（ARS）通過引入野生草中的Fhb7基因，為小麥的抗病性提供了突破性解決方案。
