何祖华:和稻瘟病较劲15年

2018-05-14 12:05王春刘禹
科学导报 2018年4期
关键词:文库抗病位点

王春 刘禹

30多年前,受制于农药和育种技术,农民种水稻往往要“靠天吃饭”。那时,刚开始读研的何祖华目睹了发生在浙江东辉山区的一幕:蔫黄的水稻顶着白穗,整块稻田颗粒无收。从此,他下定决心,要和稻瘟病“死磕”到底。

这种病被称为“水稻的癌症”,病情一旦蔓延,很难得到控制。从硕士课题开始,何祖华的研究方向几乎从未离开过稻瘟病。

除了喷农药,抗击稻瘟病就只剩一条路可走——筛选出水稻抗病基因进行育种。“稻瘟病就像流行性感冒。”何祖华说,一方面,由于不同地域的病原菌一般不同,目前已有的25个抗稻瘟病基因做不到“包治百病”,并尚不能向全国推广。另一方面,如果把这些抗病基因整合到一个品种里,虽然抗病性提高了,但“大补”后水稻的产量和品质会打折扣。

为了解决这个长期困扰育种界的瓶颈问题,何祖华于2002年开始与育种家展开合作,广泛筛选广谱持久的抗病基因。此时,他正式“打响”了抗击稻瘟病的第一枪。

篩选基因位点的工作量巨大,一般人很难想象。仅是建立基因组文库这一项,团队就筛选出几万个基因组进行克隆。不只是在国内,就是在国际上也很少有人会花这么多时间和精力去构建这些基因组文库,然而何祖华团队一做就是两年。

2006年,他们终于鉴定出了一个几乎能对抗稻瘟病所有变异病菌的基因位点Pigm。而后,何祖华团队又花了10年时间来系统解析这个位点的作用机制。

Pigm基因是一个矛盾综合体,有两个功能完全相反的基因:一个能抗病,却令水稻种子变小,导致减产;另一个能增产,却会抑制抗病性。它们“联手”的结果是,稻瘟病只能部分侵染水稻的叶片等组织。“这样一来,由于病原菌尚有生存空间,就不会‘狗急跳墙,累积变异以求对抗这个抗病基因。”何祖华学生邓一文说。这种矛盾属性反而使Pigm基因具有了持久的抗病性,同时还能保证高产。

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