小麦赤霉病，由镰刀真菌感染引起，不仅导致小麦减产，还极其难防难治，被称为小麦“癌症”。近日，国际知名学术期刊《科学》在线发表的一项科研成果显示，来自中国山东农业大学科研团队首次从小麦近缘植物长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病基因Fhb7，并揭示了其抗病分子机制。这一发现为解决小麦赤霉病这一世界性难题找到了关键“钥匙”。
小麦赤霉病是全球小麦生产中面临的重大病害，也是威胁世界粮食生产和食品安全的重大难题。该病可导致小麦减产10%—20%，严重时达80%—90%，重病田可致绝收。感染赤霉病的小麦籽粒干瘪，淀粉与蛋白质含量降低，出粉率降低，湿面筋含量减少。更为重要的是，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天然存在的最危险的食品污染物，可引起人畜中毒。呕吐毒素同时可在人和哺乳动物体内逐渐积累，引发免疫功能下降等慢性毒副作用。
据中国工程院院士、长期致力于小麦赤霉病研究的作物遗传育种学家程顺和介绍，防治小麦赤霉病，培育与利用抗病品种是首要选择。但是，受制于理论认知和技术水平，半个多世纪以来，关于赤霉病的研究全球鲜有突破性进展，特别是小麦种质资源中可用的主效抗赤霉病基因非常稀少。
该团队负责人、山东农业大学教授孔令让向科技日报记者介绍，经过20年持续研究，他们发现小麦近缘植物——长穗偃麦草的7E染色体长臂末端携带抗赤霉病主效基因，并在国际上统一命名为Fhb7。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长期探索，团队最终成功将该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。
研究同时表明，Fhb7基因对很多镰刀菌属病原菌具有广谱抗性，携带该基因的小麦品系在抗赤霉病的同时，对小麦另一重大病害——茎基腐病也表现出了明显抗性。
那么，Fhb7基因究竟是如何“抗击”小麦赤霉病的？研究团队通过系列分子实验和高分辨质谱分析发现，Fhb7基因编码一种谷胱甘肽S-转移酶，可以打开呕吐毒素的环氧基团，并催化其形成谷胱甘肽加合物，从而产生解毒效应。
记者了解到，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。“这一特性有望在粮食深加工和饲料工业中得到广泛应用。”美国国家科学院院士、北京大学现代农业研究院首席科学家邓兴旺告诉记者。
Fhb7基因的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。中国工程院院士、“杂交水稻之父”袁隆平表示，Fhb7基因是禾谷类作物种质改良和创新的难得基因，其在育种领域的推广应用，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。
