这位山农学者有大成果,更有大情怀!
发布时间:2020-04-28 10:11 来源:山东农大报作者:翟荣惠 A+A-
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4月10日,国际知名学术杂志《科学》(Science)在线发表孔令让团队重要学术突破。他们在全球首次从小麦近缘植物长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病关键基因Fhb7,并揭示了其抗病分子机制。这是我国小麦研究领域首篇Science文章,也是我国小麦重要功能基因研究领域首篇CNS(《细胞》《自然》《科学》三大主刊)文章。

山东省现代农业产业技术体系小麦创新团队首席专家、“泰山学者”特聘教授、山东农业大学农学院院长孔令让

记者见到孔令让教授的时候,他和团队成员还沉浸在收到省委书记刘家义同志批示的喜悦之中。他表示,文章发表后,自己怀着无比欣喜和兴奋的心情给刘书记写了信,汇报成果情况,表达了农大师生落实“两个排头兵”要求,攻坚“种子工程”,在服务乡村振兴、保障国家粮食安全中再立新功的坚定决心。“刘书记很快就作出了批示,向团队表示祝贺和敬意,勉励我们把成果用于实践,更好服务小麦育种,培育更优质的小麦。这些话语重心长,让我们倍感振奋、备受鼓舞!”孔令让说。

十年磨剑找到关键基因

小麦赤霉病是威胁世界粮食生产和食品安全的重大难题,不但减产毁质,其产生的呕吐毒素严重污染食品和饲料,被世界卫生组织定为三级致癌物,可引起人畜中毒。呕吐毒素的逐渐积累,会破坏人和动物的免疫功能。

长期的生产实践证明,小麦赤霉病基本不可治,预防难度也非常大,因此培育抗病品种成为最佳选择。孔令让带领团队成员历经抗病基因初定位、精细定位、图位克隆、抗病分子机制解析等20年长期探索,成功将Fhb7抗病基因转移至小麦品种,并明确了其在小麦抗病育种中的稳定抗性和应用价值。他们将携带该基因的小麦种质材料分发到30多家育种单位,用于小麦赤霉病抗性的遗传改良,并在山东、河南、江苏、安徽等小麦主产区进行了广泛试验。数据表明,Fhb7基因具有广谱抗性,携带该基因的植株在抗小麦赤霉病的同时,对小麦另一重大病害茎基腐病也表现出了明显抗性,同时对产量无显著负面影响。

目前,携带Fhb7基因的多个小麦新品系已经进入国家、安徽省、山东省预备试验和区域试验,并被纳入我国小麦良种联合攻关计划,为从源头上解决小麦赤霉病问题提供了解决方案。

更加可喜的是,他们发现,Fhb7基因可以有效分解呕吐毒素,产生解毒效应,这一特性有望在粮食深加工和饲料工业中得到广泛应用,有效解决我国存储粮积累造成的呕吐毒素污染问题。

这一发现为解决小麦赤霉病世界性难题找到了“金钥匙”,“更让我们把小麦抗赤霉病种质资源牢牢掌握在了自己手里!”孔令让说。

一腔热血倾注小麦育种

孔令让来自山东菏泽的一个农民家庭,从小心怀改变农村面貌的理想,所以一考入山东农业大学就定下了读研究生的目标。1985年大学毕业时,他被推荐免试攻读遗传育种学家丁巨波、尹承佾和李晴祺教授的硕士研究生,期间还被导师派到南京农业大学、中国科学院西北植物研究所等地学习。研究生毕业不久,他就做到了将偃麦草染色体片段导入普通小麦,为小麦种质的不断改善添砖加瓦;他过硬的小麦染色体制片技术也在同行间被争相称赞。

攻读硕士期间的孔令让

1993至1996年,孔令让在中国农业科学院攻读博士学位,从师于著名作物品种资源学家董玉琛院士。毕业论文“粗山羊草遗传多样性及其抗白粉病基因向小麦的转移”,首次揭示了不同来源的粗山羊草抗白粉病基因的多样性,为日后基因的有效转移奠定了基础,答辩时论文被包括中国科学院院士庄巧生、李振声在内的7个评委同时打了7个优秀。毕业典礼上,作为毕业生代表发言时,时任中国农业科学院副院长的杨炎生称赞他“为中国农业科学院研究生院的学风建设树立了楷模”。

孔令让与博士生导师董玉琛院士

为开阔视野,博采众长,孔令让先后在德国慕尼黑技术大学植物育种系、以色列海法大学进化研究所和美国普渡大学农学系学习工作。在美国的8年间,他申请到了5项美国农业部课题,其中3项与赤霉病防治和育种相关。

孔令让在美国工作学习期间

2008年4月,孔令让回到母校工作,同年申报成功山东省小麦分子育种学岗位“泰山学者”特聘教授,担任作物生物学国家重点实验室常务副主任。他的研究工作依然集中于两个方向,一方面深度发掘小麦近缘植物携带的抗病、抗逆、优质等优异基因,另一方面利用远缘杂交结合分子标记辅助选择技术创造新种质、培育小麦新品种。他带领团队在长穗偃麦草中发现了小麦抗赤霉病基因,在粗山羊草中发现了抗白粉病基因,在野生二粒小麦中发现耐热基因,同时对这些基因分别进行了定位,筛选出和目标基因紧密连锁的分子标记,并利用分子标记辅助选择技术将抗赤霉病基因、抗白粉病基因等分别转移到目前大面积推广的小麦品种中,选育出一批高抗赤霉病、白粉病或兼抗多种病害的高产、优质小麦育种材料。

2019年11月,刘家义书记来山东农大宣讲党的十九届四中全会精神,勉励学校努力成为“两个排头兵”,勉励学校老师真正成为强农兴农的践行者和引领者。今年,刘家义书记又专门作出批示,要求山东农业大学在小麦、苹果等作物产业提质增效中发挥重要作用,同时攻坚“种子工程”,解决种质创新、粮食安全中的“卡脖子”问题。孔令让和团队成员牢记刘书记的嘱托,全面加快了解析抗赤霉病基因的研究进程,得到了权威专家和《科学》(Science)杂志的高度认可。

成果发布后,邓兴旺、康振生、程顺和等国际权威学者给予了高度评价,袁隆平院士认为,Fhb7基因是禾谷类作物种质改良和创新的难得基因,其发现和抗病机制解析对水稻、玉米等作物育种同样具有重要意义,将有力提升我国农作物种质资源创新水平,为产业提质增效、确保国家粮食安全提供重要保障。

团队和衷共克科技难关

在接受记者采访时,孔令让谈到团队成员的付出时,禁不住流下了泪水。他说,赤霉病的研究他做了20年,学生换了一茬又一茬,几位年轻的同事更是克服多种困难,不敢一刻停歇,就是想尽快取得关键性突破。

孔令让团队主要成员

论文第一作者和共同通讯作者王宏伟老师去年查出了腰椎间盘突出,但他没有时间休养,一边通过服药、锻炼缓解疼痛,一边通过把电脑抬高站着工作等方式继续看材料写文章,回到家则趴在地垫上工作。“他这个人从来就没有休息的概念,晚上两点前就没有睡过觉。有一段时间公公婆婆生病住院,他每天晚上到医院陪床照顾他们,白天仍然坚持在实验室。”王宏伟的爱人王斐说。

做小麦杂交,尤其是远缘杂交研究,非常细致繁重,因为结种很难,小麦杂交授粉工作量很大,有时结了种之后还要进行幼胚培养才能成苗。每年春季在大田,研究生都要做几千个杂交穗子,一个穗子上36个小花,算下来就是十几万枚小花,这里面能得到一两千个幼胚,然后再培养成苗。2018级硕士研究生李学峰从入学后就在做创建小麦-长穗偃麦草抗赤霉病短片段易位系的工作,重点是打破Fhb7基因与黄色素基因PSY的紧密连锁。因为黄色素基因PSY的存在,面粉发黄,在育种中不受欢迎,也影响市场前景。在实验室常温生长室环境下,他用了整整一年,通过分子标记辅助选择和抗赤霉病接种鉴定,完成了21000株Fhb7基因杂合体自交后代的选择和鉴定工作,最后找到了2株打破了这两个基因紧密连锁的小麦植株,获得了赤霉病抗性良好且面粉色泽亮白的小麦-长穗偃麦草短片段易位系。

“选材料感觉就像是在淘宝,选到一份好材料还想看下一个,觉得后面还有更好的,总要选出最好的。这份工作虽然辛苦,更充满挑战和乐趣。我们克隆并运用抗赤霉病基因Fhb7的科研探索,得到国际同行科学家和顶尖学术杂志的认可,得到多家小麦育种单位的青睐,对年轻的科研人员是很大的激励。”孔令让说。

正如山东农业大学党委书记徐剑波所说,孔教授团队“心有大我”的家国情怀、“十年磨剑”的科研品质和“集智攻关”的协同精神值得全校科研工作者学习。下一步,全校师生要深入落实刘家义书记“两个排头兵”要求和3次批示精神,继续聚焦农业生产中的关键共性问题、“卡脖子”问题开展科技攻关,取得植根山东大地的更大成绩!

作者:翟荣惠

编辑:冀春鑫

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