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小麥“癌癥”可以治愈了？！ Fhb7基因是關(guān)鍵
2020年04月16日 15:38:06
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：8271
我國是世界上較早種植小麥的國家，小麥種植歷史相對(duì)而言較為悠久，小麥生產(chǎn)和消費(fèi)量位居世界前列。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，我國每年小麥的生產(chǎn)和消費(fèi)量分別占全世界小麥生產(chǎn)總量的17%和消費(fèi)總量的16%。在科技不斷進(jìn)步，社會(huì)不斷發(fā)展的形勢(shì)之下，我國小麥產(chǎn)量一直保持著緩慢的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。截至2019年底，我國小麥產(chǎn)量約為13359萬噸，小麥種植面積約為2373萬公頃，單位面積產(chǎn)量呈現(xiàn)出波動(dòng)增長(zhǎng)的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。
【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】我國是世界上較早種植小麥的國家，小麥種植歷史相對(duì)而言較為悠久，小麥生產(chǎn)和消費(fèi)量位居世界前列。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，我國每年小麥的生產(chǎn)和消費(fèi)量分別占全世界小麥生產(chǎn)總量的17%和消費(fèi)總量的16%。在科技不斷進(jìn)步，社會(huì)不斷發(fā)展的形勢(shì)之下，我國小麥產(chǎn)量一直保持著緩慢的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。截至2019年底，我國小麥產(chǎn)量約為13359萬噸，小麥種植面積約為2373萬公頃，單位面積產(chǎn)量呈現(xiàn)出波動(dòng)增長(zhǎng)的良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。
然而，在小麥增長(zhǎng)產(chǎn)增收的背后，需要克服的眾多病蟲害問題對(duì)于科研人員來說并不容易。當(dāng)前，危害小麥的病害有：小麥條銹病、葉銹病、稈銹病、腥黑穗病、散黑穗病、黃矮病、紅矮病、全蝕病、赤霉病、葉斑病等，蟲害有小麥蚜蟲、麥種蠅、吸漿蟲、紅蜘蛛、葉蟬、蠐螬、金針蟲、螻蛄、麥葉蜂、麥稈蠅等。在這眾多的病蟲害中，有一種病蟲害被稱之為小麥的“癌癥”，該類病害不僅導(dǎo)致小麥減產(chǎn)甚至于絕收，而且很難治愈，它就是小麥赤霉病。
據(jù)了解，小麥赤霉病由多種鐮刀菌引起。小麥一旦感染該類病菌，首先芽變褐，然后根冠隨之腐爛，輕者病苗黃瘦，重者死亡，枯死苗濕度大時(shí)會(huì)產(chǎn)生粉紅色霉?fàn)钗?病菌分生孢子和子座)。當(dāng)前，小麥赤霉菌已經(jīng)成為了小麥生產(chǎn)中的重大病害，對(duì)糧食安全具有潛在的威脅。該病害可使小麥減產(chǎn)10%-20%，嚴(yán)重時(shí)可以減產(chǎn)80%-90%，重病小麥田或?qū)㈩w粒無收。此外，赤霉菌產(chǎn)生的嘔吐毒素已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織認(rèn)定為天然存在危險(xiǎn)性食品污染物，食用了被污染的小麥容易引發(fā)人畜中毒。而且這種嘔吐毒素在動(dòng)物體內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，具有慢性毒副作用。
有鑒于此，為確保糧食生產(chǎn)安全，提升小麥生產(chǎn)品質(zhì)，防治小麥赤霉病成為了各國科學(xué)家們亟待攻克的重難點(diǎn)問題。然而，受相關(guān)理論和技術(shù)水平不足的限制，多年來，關(guān)于如何有效攻克小麥赤霉病的科學(xué)研究仍未取得重大突破，相關(guān)研究還需進(jìn)一步推進(jìn)。
近日，中國山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上在線發(fā)表了一項(xiàng)研究。該項(xiàng)研究成果顯示：研究團(tuán)隊(duì)首次從小麥近緣植物長(zhǎng)穗偃麥草中克隆出了抗赤霉病基因Fhb7，并揭示了該基因抗病的奧秘。這一研究發(fā)現(xiàn)為解決小麥赤霉病這一世界性難題提供了關(guān)鍵線索。
據(jù)該研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授孔令讓介紹，在20年的不懈研究下，他們發(fā)現(xiàn)了小麥近緣植物長(zhǎng)穗偃麥草內(nèi)具有抵抗赤霉病的基因——Fhb7。發(fā)現(xiàn)抗病基因后，研究人員經(jīng)過抗病基因定位、圖位克隆、抗病分子機(jī)制解析等一系列研究，終成功將該抗病基因植入小麥中。攜帶Fhb7基因的小麥品種除了可以對(duì)抗赤霉病，還能夠抵抗莖基腐病，植株的抗病害能力大大提高。
為揭示Fhb7基因的抗病機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)利用系列分子實(shí)驗(yàn)和高分辨質(zhì)譜分析技術(shù)對(duì)該基因進(jìn)行了深入地研究，發(fā)現(xiàn)Fhb7基因編碼一種谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶，可以打開嘔吐毒素的環(huán)氧基團(tuán)，并催化其形成谷胱甘肽加合物，從而產(chǎn)生解毒效應(yīng)。這一研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于今后的水稻和玉米等糧食作物的育種具有重要的科學(xué)意義。“雜交水稻之父”袁隆平表示，F(xiàn)hb7基因是禾谷類作物種質(zhì)改良和創(chuàng)新的難得基因，在育種領(lǐng)域進(jìn)行推廣使用，可以有效提升我國農(nóng)作物種質(zhì)資源創(chuàng)新水平，為國家糧食安全提供重要保障。
民以食為天，糧食安全關(guān)乎著全人類的生存發(fā)展。雖然我國每年生產(chǎn)以及進(jìn)口的糧食產(chǎn)量足夠養(yǎng)活14億人口，但是世界范圍內(nèi)存在的糧食危機(jī)不容忽視。據(jù)糧農(nóng)組織新估計(jì)，2012-2014年間估計(jì)約有8.05億人長(zhǎng)期受食物不足困擾。而在早些時(shí)候，也就是2014年，世界饑餓和營(yíng)養(yǎng)不良人口數(shù)接近30億，約占當(dāng)時(shí)世界總?cè)丝跀?shù)的一半。如此觸目驚心的數(shù)字，在提醒我們節(jié)約糧食，切莫浪費(fèi)的同時(shí)，也在督促相關(guān)科學(xué)研究為糧食增產(chǎn)增收保駕護(hù)航。未來，糧食危機(jī)的化解還有賴于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
資料來源參考：科技日?qǐng)?bào)、前瞻數(shù)據(jù)庫、中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)、百度百科
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