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瞭望|遭遇近十年最嚴重的“小麥癌症”,夏糧為何還能豐收?——專訪中國工程院院士、旱區作物逆境生物學國家重點實驗室主任康振生


新華社新媒體新華社官方帳號中國工程院院士、旱區作物逆境生物學國家重點實驗室主任康振生  康振生的科研成果每年使我國小麥避免減產20多億公斤,並在2012年摘得國家科技進步獎一等獎從事農業研究,必須要有一股能吃苦、能奉獻、接地氣、坐得住冷板凳的精神條鏽病研究為什麼在國際上能有今天的地位,就是因為我們...

- 2020年9月29日
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中國工程院院士、旱區作物逆境生物學國家重點實驗室主任康振生  

康振生的科研成果每年使我國小麥避免減產20多億公斤,並在2012年摘得國家科技進步獎一等獎

從事農業研究,必須要有一股能吃苦、能奉獻、接地氣、坐得住冷板凳的精神

條鏽病研究為什麼在國際上能有今天的地位,就是因為我們做了70多年、幾代人接續奮鬥

把論文寫在大地上,通俗來講,就是要解決生產中的問題,滿足國家需求。對農業科技工作者而言,研究課題要來源於生產,成果必須回到生產中去

文 |《瞭望》新聞周刊記者 陳晨 姚友明

今年,我國遭遇近十年來程度最重的一次小麥條鏽病。

該病有“小麥癌症”之稱,是世界小麥生產的主要公敵之一。條鏽病也是我國大區間典型遠程氣流傳播流行的小麥病害,具有發生區域廣、流行速率快、危害損失大的特點。

面對條鏽病重發態勢,從1月起,中國工程院院士、西北農林科技大學教授康振生就帶領團隊,赴陝西寶雞、四川綿陽和河南南陽等地開展病蟲害普查,提前2個月發出條鏽病大流行預警。

康振生向有關部門提出的“春病冬治、控前壓後;控西保東、打點保面”防治策略,為戰勝此次條鏽病作出突出貢獻。

康振生已經在我國小麥條鏽病菌源基地——西北“越夏易變區”堅守近40年。他回答了我國小麥條鏽病致病菌從哪裏來、到哪裏去,如何致病、如何變異、如何防控等一系列問題。其科研成果每年避免我國小麥減產20多億公斤,並在2012年摘得國家科技進步獎一等獎。

2010年起,通過數千份樣本采集、上萬次實驗研究,康振生團隊發現,有性生殖是我國條鏽菌致病性變異的主要途徑。而小麥條鏽菌正是在廣泛分布於西北山區的野生小檗上“生兒育女”,從而使“下一代”發生變異,影響原有抗病材料發揮作用的。

2017年8月,這項研究成果在國際頂級學術期刊《植物病理學年評》發布,受到國際同行廣泛關注。

圍繞今年小麥條鏽病防控的嚴峻形勢、相關研究進展等問題,本刊記者采訪了康振生。

小麥主產區“有病無災”背後

《瞭望》:今年我國小麥主產區遭遇近十年來最嚴重的條鏽病,最終卻迎來夏糧豐收季,成功逆轉的關鍵何在?

康振生:條鏽病是大區流行病害,條鏽菌每年夏季在西北“越夏”,冬季隨風傳到湖北、陝西、四川等地,來年3月再傳到江蘇、河南、山東、安徽等小麥主產區,其根源在西北、危害在全國。

今年條鏽病越冬的菌源基數比較大,發生範圍比較廣。年初的暖冬、春季的雨水條件等都有利於條鏽病發展,今年的病害比常年早了20天到一個月。以陝西省小麥主產區關中地區為例,過去秋季發生侵染後,病原菌就在小麥葉片裏越冬休眠了。但今年病原菌沒有休眠,依然在生長蔓延。

對此,在總體防控上,我們堅持全國一盤棋,根據病害流行程度、病害到達地點和時間,在不同階段開展針對性阻擊戰,築起了一道道防線,既保護了各地,也保護了廣大主產區,保障了國家糧食安全。

在防控中,我們的產學研結合發揮作用比較突出。各級政府、科研單位、基層農技推廣部門協作溝通配合得當,形成了很好的技術防治方案。以陝西為例,盡管有疫情,我們還是一直在田間地頭跑,並根據實際情況,提出“控前壓後、控西保東”方案,即在早期菌源基數小的情況下抓緊控制,把病害嚴重的西部地區控制住,為東部贏得時間。在全國範圍內,我們提出要把湖北西北部、河南南部、陝南、四川等冬繁區控制好,確保春季流行區的山東、河南等主產區的安全。

今年因為疫情,基層農技推廣部門在廣泛宣傳、充分發動群眾的同時,大規模采用現代防控設備。無人機、自走式防控機械的使用、新型農業社會化服務組織到一線抗病,都對條鏽病防治起到重要作用。

比如陝西,今年小麥條鏽病防治效果在90%以上,即發病範圍內90%的病害得到控制,損失率2.8%,挽回損失62.3萬噸。如果防控得不好,可能損失是15%。全國形勢也是如此。

因此,今夏小麥最終獲得豐收,概括來講,就是中央高度重視、科研人員測報准確、防控方案科學,各地充分發動了群眾、措施有力。這一仗能打贏,也充分體現出我們的制度優勢。

《瞭望》:條鏽病被稱為“小麥癌症”,是世界小麥生產的主要公敵之一。目前我國小麥種植面積有多少?條鏽病造成的小麥減產占比有多高?

康振生:條鏽病是氣傳性病害,病菌不耐高溫,夏季主要在西北地區海拔1500米以上的山上生長,到了秋冬季,就被吹了過來。它是流行性、暴發性病害,一個葉片上可能有成千上萬個孢子,可以使小麥葉片枯死。在4月底5月初,會造成小麥葉片表面破裂,使之失水、幹枯。

如不及時防控條鏽病,小麥產量損失一般在10%至30%之間,重病田塊甚至會達到50%。因此新中國成立以來,党中央、國務院一直十分重視小麥條鏽病防控。早在1964年,周恩來總理就提出要像對付人類疾病一樣來抓小麥條鏽病防控工作。

我國近年來小麥種植面積穩定在4億畝左右,今年條鏽病發病面積大約6000萬畝,但發病面積不等於危害面積。經過科學防控,病害是可以得到控制的。以今年為例,由於措施有力,就達到了“可防可控、有病無災”的狀態。

收割機在河北省灤州市灤城街道鄒家窪村的麥田上作業(6月18日攝) 牟宇攝/本刊

求索“小麥癌症”

《瞭望》:小麥條鏽病的致病機理是什麼?近幾十年來,我國小麥條鏽病研究有哪些進展和突破?

康振生:幾十年來,我國一代代科學家不懈研究、辛勤工作,奠定了小麥條鏽病的科研基礎。

我的老師李振岐院士、陝西省農科院的劉漢文研究員等老一輩科學家,早在上世紀50年代就騎著毛驢,於夏秋季節在西北各地調查研究、模擬實驗。他們發現,每年我國東部小麥條鏽病的發病菌源都是從西部吹過去的,而甘肅、青海、寧夏、陝西、四川等省區交界的區域,正是條鏽菌藏身越夏的“越夏易變區”。條鏽菌喜涼不喜熱,通過大氣循環遠距離傳播,由於西北地區海拔高、氣溫低,條鏽菌就可以順利越過夏天,一路向東傳播。

當時還發現,原本作為抗病品種引進的洛夫林小麥,在“越夏易變區”被廣泛種植幾年後,對條鏽病的抗病性幾近消失。

老一輩科學家們認為,條鏽病菌致病性的變異是小麥品種抗病性喪失的主要原因。培育出抗病品種,是小麥條鏽病防治最有效的辦法,但是在育種界,一個抗病品種培育成功需要8~10年時間,可往往種植3~5年,一個新的菌系就會出現,品種就會喪失抗病性,總是處於一種“軍備競賽”的狀態。

《瞭望》:條鏽菌為什麼會變異?又是從哪裏發生變異的?

康振生:這是一個科學問題,也是生產問題。我從1982年讀研究生開始接觸這個問題,最終找到了答案。

1982年到1983年,我們幾乎踏遍甘肅南部所有鄉鎮,采集了近7000份小麥標本。經過兩年的調查以及近半年的實驗分析,我們找到並首次在國內公布了使洛夫林小麥感染條鏽病的新菌系。

過去傳統學說都認為,條鏽菌是無性繁殖,但我們團隊研究發現,病原菌之所以會發生變異,是因為在自然界存在有性繁殖,小麥條鏽菌正是在廣泛分布於西北山區的野生小檗上“生兒育女”,從而使“下一代”發生變異,影響原有抗病小麥發揮作用。

這個問題的回答,對抗病品種選育、抗病害預測預報、抗病品種的合理布局,以及如何據此形成生物屏障、進行綜合治理意義重大。

為保證農民對最新學術成果聽得懂、學得會、用得上,我們將阻止條鏽菌有性生殖的防控技術概括為“遮、鏟、噴”,即遮蓋麥垛、鏟除小檗和噴施殺菌劑,可以降低病原菌的變異速率。

條鏽病是流行性病害,必須全國協作。我們倡導建立了一套綜合防控方法,包括預防為主、綜合防治,重點控制越夏區、持續控制冬繁區等原則,還包括小麥種植結構調整、抗病品種合理利用、有性生殖控制、田間農藝措施、適時適用農藥等具體方法。

《瞭望》:與國外相比,我國的條鏽病防控體系有什麼優勢?在今年打贏這一仗的同時,還有哪些再思考的問題?

康振生:我國小麥條鏽病防控在國際上是做得最好的,根本原因是我們的制度優勢,可以頂層設計、各地協作、全國一盤棋。

幾十年來,我們團隊一直圍繞小麥條鏽病防控開展大量研究工作,在病害的發生規律、病菌致病性變異與致病機理、小麥抗病遺傳等方面取得一系列重要進展,受到國際同行高度關注,西農大團隊因此在國際上被稱作“楊淩Group”。更為重要的是,我們將病害流行規律與防控密切結合,不僅有理論突破,還能指導生產、解決實際生產問題。

我們打贏了今年這場小麥條鏽病防控阻擊戰,但也暴露出一些問題,比如基礎研究相對不足、植物病理學研究與小麥育種工作結合不夠、基層農技推廣力量仍顯薄弱等等,需要著眼於長遠,綜合施策加以解決。

9月19日,貴州省從江縣加榜鄉加車村的農民在收割稻穀 楊文斌攝/本刊

“開門”做研究

《瞭望》:世紀之交,你牽頭組建陝西省農業分子生物學實驗室(旱區作物逆境生物學國家重點實驗室前身)。成立該實驗室有何考慮?

康振生:逆境生物學分為生物逆境和非生物逆境,生物逆境包括病害、蟲害,非生物逆境是指環境條件,簡單講就是幹旱、高低溫等。實驗室從2000年初建到如今已有20年,前10年打基礎,2010年獲批為國家重點實驗室。目的就是要從理論上研究植物受到這些影響之後會有怎樣的變化,據此選育品種以符合旱區農業生產要求。

我們突出旱區逆境這一區域特色,發掘作物抗逆種質與基因資源;利用現代生物學技術,深入研究作物非生物脅迫的應答機理,以及作物與病蟲互作機理;通過作物抗逆種質創新與品種設計,培育抗逆、廣適、高產、優質的作物新品種。

但我們的研究不局限於旱區,培育的品種既要抗旱抗病,也要優質豐產,所以“西農979”“西農511”等小麥品種才能從陝西走向全國的小麥主產區。

《瞭望》:這一國家重點實驗室的運行機制是怎樣的?如何使之成為匯聚人才的高地、施展才華的舞台?

康振生:實驗室團隊包括70多名研究人員,來自植保、農學、園藝、生命科學、資源環境等不同學科,兼容並包、“開門”做研究是實驗室的特色。正因為有多學科交流背景,並注重同生產相結合,實驗室不僅先後獲得國家科技進步獎一等獎1項、二等獎3項,在國際主流期刊發表了一批高水平論文,還選育出抗逆、廣適、高產的小麥、玉米、油菜、小雜糧等作物新品種56個,累計推廣1.9億畝,增收90.26億元。

要成為一流實驗室,人才是關鍵。相對於北京上海等一線城市的高校,地處楊淩的西農大在人才引進、培養方面比較困難,因此就要從管理、科研上盡量搭建平台,創造好的科研氛圍,給人才以用武之地。實驗室會給年輕人壓擔子,幫他們爭取項目、課題,為他們成長創造良好環境。

另外,西農人身上有一種精神傳承。學校北區有一座由防空洞改造的窯洞實驗室叫作東南窯,實驗設備遍布在曲折逼仄的地道內,看似簡陋卻生機勃勃,李振岐院士就是從這裏走出來的,一代代西農大植保專業學生也在這裏留下了青春記憶。

從事農業研究,必須要有一股能吃苦、能奉獻、接地氣、坐得住冷板凳的精神。這些年,從東南窯走出來的青年學者,已有人成長為“青年長江學者”“萬人計劃”等領軍人才。

最需知農愛農

《瞭望》:農業科研人才的培養有其特殊性,未來的農業科技人才應該具備哪些素質?

康振生:第一,農業科技人才最關鍵的是要知農、愛農,對土地、農民、農村沒有感情,注定無法成才。上世紀八九十年代,李振岐院士帶著我去西北調研,他當時已近古稀,但非常能吃苦,坐一晚上硬座,下車後不休息就直奔地頭。在老鄉家吃飯,因為是高海拔地區,面條煮不熟,粘牙齒,老師都能吃下去,他和農民打成一片,完全沒有大教授的架子,這些平凡的事都感染著我。

第二,農業科技人才必須要接地氣。農業科學研究的主題應該是來自於生產,通過研究再回到生產中去。我們在鄉下,更了解農業生產中的問題,以此為出發點,也更容易出成果。

第三,農業科技人才要耐得住寂寞。農業研究是個慢功夫,比如小麥育種,培育出一個優良品種,沒有8到10年是不可能的。所以認准方向就要堅持下去,不能淺嘗輒止、整天換課題。條鏽病研究為什麼在國際上能有今天的地位,就是因為我們做了70多年、幾代人接續奮鬥。

第四,要勇於創新。目標認准以後,善於應用新的方法和技術。傳統與現代有機結合,才能使研究不斷邁向新階段。比如基因編輯技術、分子設計育種等,都是隨著現代生命科學的發展而出現的,傳統學科與之有機結合,才能產生新的研究成果。

 《瞭望》:如何理解“把論文寫在祖國的大地上”?什麼樣的評價體系有利於調動和激發科研人員的創新積極性?

康振生:把論文寫在大地上,通俗來講,就是要解決生產中的問題,滿足國家需求。對農業科技工作者而言,研究課題要來源於生產,成果必須回到生產中去。

達到這個目標,成果評價就不能只是去“數論文”。論文很重要,也是在國際上展示研究成果的方式,但論文不是一切。在評價成果時,應該分門別類進行。比如對從事基礎研究的可以看論文,看有哪些創新點、在國際上的反響等等。但對農業科技工作者,更多是要看你解決了多少農業生產問題,實現了哪些關鍵技術創新,不能唯論文。

調動科技工作者特別是農業科技工作者“把論文寫在大地上”的積極性,應當實事求是,建立分類考核評價、職稱晉升體系。西農大評職稱有教授序列、研究員序列和推廣教授序列,你擅長做農技推廣,整天在田間地頭幫農民種地,那就依據你對產業的貢獻來評定職稱,這就是一種很好的方向和探索。□

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