现在的位置: 旱区作物逆境生物学国家重点实验室» 科研动态»

【转发】一孔土窑洞 走出两院士

《中国科学报》 2018年3月2日 第3版

  陕西杨凌,西北农林科技大学北校区,黄土高原地质的凤岗五台山东南脚下有一排土窑洞,是上世纪30年代初期,于右任先生筹建学校而挖掘建造的,人们亲切地称之为“于窑”。此后,这些窑洞就成了该校教师的宿舍。时光荏苒,上世纪70年代末,于窑中的一孔窑洞变成了学校植物保护学院的实验室。更传奇的是,从这孔窑洞里先后走出了两位中国工程院院士。

  李振岐窑洞做温室,首次锁定条锈病“匪巢”


李振岐院士(左)与康振生(右)

  1950年,新中国遭遇了全国范围内的小麦条锈病大流行。小麦患病后在叶片、叶鞘、茎秆等部位产生铁锈色的疱状病症,人们就给它起名锈病,也叫“黄疸病”。当年,我国损失小麦60亿公斤,小麦锈病成为影响我国小麦生产的第一大病害。

  当时,从西北农业学院植物保护系毕业留校任教刚满一年的李振岐,和原陕西农科院植保专家路端谊、刘汉文等青年科技骨干,成为研究和防治小麦条锈病的全国性协作委员会成员。

  小麦条锈病病菌从哪里来?它们是怎样为非作歹的?在没有多少资料可借鉴的情况下,李振岐和同事们在西北小麦产区进行了广泛调查,同时创造性地开展室内外接种试验和太白山区不同海拔高度田间试验,经过6年艰苦工作,李振岐掌握了菌“匪”的基本特点,写出了一篇具有划时代意义的学术论文——《陕、甘、青小麦条锈病发生规律之初步研究》,为研究中国小麦条锈病的流行体系奠定了基础。

  1956年,抗条锈病的高产小麦品种“碧蚂1号”也逐渐出现抗性“丧失”情况,此后,每隔几年,就有大范围种植的小麦良种倒在条锈病的魔爪下,我国小麦主栽品种被迫更新换代。面对小麦生产这一重大问题,李振岐带领团队又开始了新一轮的“剿匪”。

  研究发现,锈病病菌只能在10℃~20℃的小麦活体上生长。为此,李振岐和团队成员们每年冬天钻进四号教学楼地下室,春天爬上人迹罕至的太白山,即便这样奔波,他们的实验研究也仅仅只能做5个多月。

  如何才能让科研实验长期开展下去?在当时那个年代建人工气候箱是不可能实现的想法。1978年,李振岐到当时仍是职工宿舍的“于窑”探望同事。其中一孔窑洞与抗战时期就开始修建的地道相连,洞口频频吹出的凉风让一直犯愁的李振岐有了主意:“窑洞里冬暖夏凉,不就是个恒温箱吗?”

  李振岐把这孔窑洞改建为低温实验室,在窑洞外修建了200多平方米的玻璃温室作为常温实验室。窑洞口挂着一个牌子:植物免疫实验室。

  通过这个特别的实验室,李振岐和团队成员发现,小麦品种失去抵抗力的原因在于出现了毒性更强的新病菌,而陇南是小麦条锈病度过炎热夏季最容易产生变异而加剧作恶的地区,也是我国小麦品种抗条锈性丧失的关键地带。

  为此,他将目光再次锁定条锈菌“老巢”,带领团队完善了我国小麦条锈病综合防治技术体系,推动了以治理陇南易变区为防控策略的实施,他们开展的“小麦品种抗条锈性丧失原因及控制对策研究”,为国家挽回小麦损失折合人民币22.69亿元。

  1997年,李振岐当选中国工程院院士。

  2007年,李振岐在病危临终之际,还念念不忘他的实验室。

  康振生窑洞接使命,终擒条锈病真凶


康振生院士(左二)在窑洞中带领学生做实验

  1982年1月,从西北农业学院植物保护专业本科毕业的康振生考上李振岐的硕士研究生,也被导师带进了五台山下的窑洞实验室。

  从此,这里成为他了解小麦锈病,与李振岐共同攻关条锈病这一“匪患”的根据地。

  经过改建、扩建,窑洞实验室可以做到终年“营业”,除了开展小麦条锈病基础性的研究工作外,还进行小麦条锈病菌群体的遗传结构、条锈菌小种鉴定以及全国小麦品种抗条锈性鉴定。

  在这个窑洞实验室,康振生接过导师的担子,带领小麦条锈病研究团队对此进行了持续的钻研。到底是什么原因导致小麦条锈菌年年频繁变化,使育成的抗病新品种跟不上病菌的变化,而是病害年年流行发生,而且变化总在中国西北地区发生?

  康振生以病原真菌与寄主小麦的互作关系为主攻方向,从学界已认识的能涉及病因的组织学、细胞学、分子细胞学及分子生物学等方面,进行了全方位的研究探索,以寻找小麦条锈菌“剿匪”突破口。

  2010年,美国科学家通过实验室接种发现一种叫“小檗”的植物也感染了小麦条锈菌,虽然该研究论文的最后结论是:小檗在小麦条锈菌的有性生殖与病害流行中不起作用。

但这条消息还是引起了康振生的高度关注。

  “我们对小檗并不陌生;在我国南北均有分布。”康振生介绍,北美大陆的小麦秆锈菌在小檗上交配,繁衍后代再去危害小麦。美国曾颁布法令铲除小檗。

  但我国科学家过去验证发现,无论秆锈菌、叶锈菌还是条锈菌都在小檗上不起作用。

  自然界中是否存在感染锈病的小檗?染病小檗上可否分离到小麦条锈菌?条锈菌有性生殖可否导致毒性变异?它与田间病害发生之间有无关系?带着诸多疑问上路,再次到发生流行的田间地头寻找答案。康振生率领团队在陕、甘、青、川等地进行了大量的田间跟踪调查研究,寻找自然条件下的小麦条锈菌在小檗上安营扎寨传宗接代的证据,再回到窑洞实验室运用先进的科技手段进行试验。

  功夫不负有心人。康振生最终获得了重大发现:有性生殖是我国条锈菌致病性变异的主要途径。康振生团队也因此而抓到了条锈菌疯狂作案的真凶——野生小檗,小麦条锈菌正是在这种广泛分布于西北山区的灌木树叶上“生儿育女”,才使得新一代病菌成为小麦品种的“杀手”。

  随后,康振生带领团队研发出了“铲、遮、喷”三字法的小麦条锈病防控关键技术,在甘肃天水、陕西汉中和宝鸡等小麦条锈病高发区进行了示范推广,取得了好效果。

  2017年,康振生当选中国工程院院士。

  时至今日,康振生和他的团队成员还常去窑洞实验室工作。因为他们深知,小麦条锈病可防、可控,但不可能一朝“毙命”,人类对它的防治研究永远在路上。

  原文链接:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2018/3/332704.shtm?from=timeline