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    小麦保卫战

    2013-09-05 14:56 | 作者: | 标签: 小麦保卫战


    图dhgoodallpro.com
     
    “85%~90%的小麦在不同国家遭受锈病感染。”墨西哥国际玉米和小麦改良中心 (CIMMYT)小麦研究项目主任Ravi Singh在博洛格全球麦类锈病协作网(Borlaug Global Rust Initiative,BGRI)主办的2011年小麦锈病研讨会上说。

    “全球对小麦的需求以9.5%的速度递增,而由于全球变暖等原因,发展中国家的小麦产量却将减少20%~30%,挑战很大。”美国国际开发总署(U.S. Agency for International Development,USAID)农业经济发展局局长Rob Bertram也在会上介绍道。

    BGRI由农业领域唯一获得诺贝尔奖的科学家Norman Borlaug发动,旨在建立全球应对锈病威胁的预防体系,增强小麦生产力。BGRI已经成功举办四次小麦锈病研讨会,并计划明年在北京召开下届会议。

    锈病猖獗

    锈病是麦类作物的重要病害。小麦有三种锈?。禾跣?、叶锈和杆锈。这三种锈病主要以夏孢子世代在小麦为主的麦类作物上侵染危害,是典型的远距离气流传播病害,在世界各大麦产区均有分布。

    据中国农业科学院植物?;に彼こ峦蛉ㄔ诨嵘辖樯?,中国是世界上小麦条锈病最大的流行区,主要发生在我国西北、西南、黄淮海等冬麦区和西北春麦区,流行年份可造成巨大损失。1950、1964、1990、2002年发生的四次大流行,分别使中国的小麦减产60亿(占当年总产量的43%,相当于当年夏征的总和)、32亿、16.5亿和14亿公斤。2009年全国小麦条锈病再次大流行,发病面积高达1亿多亩。因预报准确、防控及时,未造成大灾。但经大力防治后仍因病损失小麦4亿多公斤。

    叶锈病以西南和长江流域一带发生较重,华北和东北部分麦区也较重?;倍笄?969、1973、1975和1979年叶锈病大流行,东北春麦区1971、1973、1975和1980年中度流行,均造成相当大的经济损失。1990年由于气候条件适宜,叶锈病普遍严重发生。

    秆锈病在华东沿海、长江流域和福建、广东、广西的冬麦区及东北、内蒙古、西北等春麦区发生严重。1949~1966年的17年间,福建省就有6次大爆发,重者损失40%~50%。1956年江苏省的流行,造成减产50%~80%,个别田块甚至绝收。近30年来,由于推广抗病品种和改造病菌越冬菌源基地,基本上控制了该病在中国的流行和危害。

    Ug99的“闪电战”

    和中国不同,世界很多其他地方的小麦仍在遭受秆锈的威胁。其中,Ug99是几年前发现的一种破坏力非常强的秆锈菌小种。

    这种病菌小种的传播速度极快,自从1999年Ug99在中非乌干达被发现后,科学家先后在东非肯尼亚与埃塞俄比亚等地发现Ug99,目前这类杆锈菌小种已经越过红海传到了阿拉伯国家也门,甚至伊朗也已发现??蒲腥嗽痹げ?,Ug99凭借风媒的传播,自东非跨至阿拉伯半岛,传至北非、中东、巴基斯坦和印度,是迟早的事。

    “Ug99是一个新的秆锈菌小种,传播速度很快,从也门传到伊朗仅用了一年的时间,”负责BGRI的康奈尔大学科研人员Ronnie Coffman说。“也门是很关键的一环,Ug99一旦突破也门,进入欧洲、印度、中国将会很快。而且,目前也门的检测与预防工作做得很不够。”

    “我们应该在东非消灭这种秆锈病菌,避免其继续扩散,这是对全球的重大挑战,”Ronnie Coffman说。

    “超级小麦”新鲜出炉

    目前,主要有两种防范麦类作物锈病的方法:一是不断培育新的抗病品种,另外一种则是药物防治。“小麦防锈药物必须能进入植物体内并具有一定的持效性,但不能长期存留在小麦内,对人与家畜造成危害,还需在一定时间之内在土壤中降解。美国规定,在小麦扬花之后不能喷施化学农药,”美国农业部植物病理学家陈贤明说。

    对于Ug99的防治,目前也主要是围绕以上两种思路。

    在圣保罗市召开的小麦锈病研讨会上,Ravi Singh宣布CIMMYT研发出新的小麦品种,可抗Ug99及其他各种锈病。

    “该品种将三种主要抗性基因与各种微效基因结合在一起,可以同时抵抗三种锈病,并实现增产15%,”Ravi Singh称。

    Ronie Coffman认为,“理论上讲,只要不出现一些人为失误,这个品种可实现永久抗病。”

    由于其较强、持久的抗性,有人将该品种称为“超级小麦”。

    然而,“超级小麦”这一称呼颇有争议。

    “超级小麦只是在目前的状态下,可以抗三种病而已,”蒙大拿大学的植物病理学家黄俐说。但持久抗性是相对的,“没有永久性的抗病品种。”

    由于锈菌的突变很快,产生的新小种可使原本的抗性品种变成易感品种。如Borlaug针对引起上世纪50年代小麦秆锈病大规模流行的15B秆锈菌小种,研发的抗性小麦品种,成功抑制15B的繁衍长达40多年之久。然而,该品种最终被Ug99击败。

    此外,“超级小麦并非什么病菌都不感染,而是使小麦在快成熟的时候,受其影响最小,甚至实现增产。”黄俐说。

    转基因小麦?

    除杂交育种之外,一种防御锈病的新方式是研发转基因小麦。

    水稻和小麦都是禾谷类植物,但锈菌并不侵染水稻。因此,“我们的思路就是设法找到水稻体内抗锈基因,并研究其抗性机理,然后将该基因转入小麦,从而使小麦也具有相同的抗性。”国际水稻研究所(International Rice Research Institute,IRRI)研究植物病理学、植物育种与遗传的Hei Leung说。

    据Hei Leung介绍,目前该研究项目正在积极寻找水稻体内的抗性材料,“希望3年之内,我们能有所进展,不然就只能放弃了。”他说。

    关于转基因小麦的安全性问题,Hei Leung说:“这不是一个科学上的争议,而是社会争议。从本质上看转基因技术和杂交技术没有任何区别。”

    参与该项目研究的西北农林科技大学植物病理研究所所长康振生也认为:“转入小麦的抗性基因来自水稻,可水稻本来就是可使用的粮食作物,因此,转基因小麦不存在任何安全问题。”

    中国的布局

    “中国应该从现在开始,从育种的角度努力,培育可同时抗Ug99与其他锈病的品种,同时解决长期与短期的担忧。”Ronnie Coffman说。

    然而,适应某个地区的抗病品种,不一定适应另一个地区。

    “超级小麦在肯尼亚当地很有效,可使小麦增产15%,但并不完全适合中国,”Ravi Singh说。“除了新疆、甘肃、云南的某些地方外,该品种在其他地方不一定增产。不过我们希望中国科学家可以在此基础上研发适合中国本地环境的抗Ug99小麦品种。”

    “中国有必要种植这些品种,但问题的关键是该品种在有些地方并不适用。”黄俐说。“其次,根据消费习惯的不同,对由小麦制作的食品的要求也不同,因此对小麦的培育要求自然也就不同,比如有些需要适合用作面条,有些则需要适合用作饼干或点心。”

    相对于国外谈Ug99色变的局面,“中国科学界还是很冷静的,”康振生说。

    “Ug99的风险很高,但对印度、巴基斯坦的影响比对中国的影响大。”陈贤明说。他解释原因为秆锈病菌比较喜热, 多发生于小麦生长后期,而中国的小麦多为早熟品种。

    爱达荷州大学的小麦育种专家陈建丽也认为:“理论上讲,Ug99的威胁很大,但实际上,在中国还没有。不过,不可否认预防很重要。”

    “农业部很重视对Ug99的监测。事实上,中国已经做了很多的预防工作,建立了多个监测点,同时也在积极研发各种抗性品种。”中国农业科学院植物?;ぱ芯克彼こ峦蛉ㄋ?。

    2005年,Borlaug曾与植物生理学家左天觉联名写信给温家宝总理,呼吁中国政府“高度重视Ug99的防范”。2007年,联合国粮农组织也发出警告,称一种新型的小麦秆锈病已经由东非跨越红海登陆也门,这种新型秆锈病可对非洲和亚洲80%的小麦品种构成威胁,一旦大面积传播,可能导致全球小麦大幅减产。此后,“中国农业部以文件形式下达了《新型小麦秆锈菌监测方案》的通知,要求在全国23个?。ㄊ?、区)小麦产区建立监测点。近年来,我国锈病工作者已在全国29年地区建立了针对锈病的侦测圃,”陈万权介绍道。

    目前,中国大多数小麦品种可抗秆锈病的普通小种,但不具备Ug99的抗性。“我国送了500多个品种去肯尼亚鉴定,只有个别的品种可抗Ug99。”陈万权说。

    “中国有必要从育种角度进行防范。”黄俐认为。

    “中国应该尽早做防范,以控制Ug99的传播。”Ronnie Coffman说。他认为伊朗的防范工作值得学习。近年来,伊朗对Ug99的监测结果是时有时无,与其防控、检测措施不无关系。(谭一泓文,科学新闻,2011)

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