中国青年网

新闻

首页 >> 即时新闻 >> 正文

青春华章·智生万物 |康振生:解开“小麦条锈病”变异之谜

发稿时间:2026-09-30 21:25:00 作者:代红玉 毕卿 来源: 中国青年网

  中国青年网讯(记者 代红玉 见习记者 毕卿)在西北春日葱茏的麦田里,有时会扬起一种奇异的“黄粉”。

  那不是泥沙,而是小麦条锈菌数以亿计的夏孢子。这种被称为小麦“癌症”的烈性传染病,一旦暴发,能让整片饱满的绿色麦浪在几天内枯黄。

  为了防治病害,在西北农林科技大学一处由防空洞改建的地下实验室里,中国工程院院士、著名植物病理学家康振生一守就是数十年。

  “我就是做了科学家和教师应该做的事情。”康振生语气平淡。然而,就是这位自称“平凡”的学者,带领团队长达数十年研究,解开了困扰国际植物病理学界多年的“小麦条锈病”变异之谜,为中国小麦生产筑起了一道绿色防线。

  破译“马蜂窝”,防空洞里“种”出真相

  小麦是养育人类的主粮,而条锈病则是严重影响小麦生产的一种病害。

  “1950年,条锈病大流行造成了全国60亿公斤小麦的损失,相当于当时全国上缴公粮的40%。”康振生用这组沉重的数据,揭示了病害的毁灭性。

  为抵御病害,一代代抗病品种被培育出来,却在推广三五年后迅速“失守”。在陕甘宁交界的越夏易变区,条锈菌新的生理小种层出不穷,老一辈科学家无奈地称这里为条锈病的“马蜂窝”。但新小种究竟是如何产生的?半个多世纪以来,无人能解。

  国际权威文献一度断定:条锈菌没有有性生殖阶段,灌木小檗并非其寄主。其中最具代表性的论断源于在小麦条锈病领域具有国际影响力的荷兰植物病理学家R.W.Stubbs,他在1985年发表的一篇文章中,明确指出条锈菌的有性态从未被记录,遗传变异只能归因于突变和体细胞重组。传统学说据此认为,条锈菌只能靠无性繁殖“复制”自己,毒性变异只能来自偶然突变。

  康振生偏偏不信这个“定论”。在野外考察中,他敏锐注意到小檗叶片上异常的锈斑:“肉眼就能直观看到,那里有感染锈病的表现。”

小檗。毕卿摄

  如果小檗不是寄主,那叶片上的异常锈斑又是什么?这抹微小的物证,让他产生了一个大胆的疑问:被国际文献否定的有性生殖,会不会正是新小种层出不穷的秘密?

  此后数年里,康振生带领团队踏遍陕、甘、川、宁的荒山野岭,风餐露宿,只为摸清小檗的分布。团队成员赵杰教授笑言,因常年在野外采样,有一回返程时,他们后备箱里的铁锹和采样工具,竟被工作人员误认作“盗墓工具”。

  康振生院士在野外考察。受访者供图

  采样完成后,真正的研究“战场”在“东南窑”——一座由防空洞改建的地下实验室。上世纪八九十年代,这里条件极为简陋,为了实时观察实验,康振生几乎吃住都在窑洞里。“当时主要靠洞里的自然温度来调控,晚上睡觉前,我必须进去再看一圈。”他说。

  正是凭着这种近乎执着的严谨,康振生团队在国际上首次证实:小檗就是小麦条锈菌完成有性生殖的“转主寄主”。

  这意味着,国际文献所否认的有性生殖,恰恰真实存在。条锈菌并非只进行无性繁殖,它还会在广泛分布于西北山区的野生小檗上“生儿育女”,完成有性生殖。有性生殖过程中的基因重组,会不断产生新的毒性组合,使“下一代”条锈菌发生变异,于是原有抗病品种就像面对一支不断换“兵器”的敌军,很快便“防不胜防”。这正是抗病品种推广三五年后迅速“失守”的深层原因。

  这一发现彻底纠正了国际学术界的传统认知,攻克了困扰全球半个多世纪的病菌毒性变异机制难题,被澳大利亚科学院院士、悉尼大学终身教授罗伯特·麦金托什(Robert McIntosh)评价为具有“里程碑式的意义”。此外,该发现对抗病品种选育、抗病害预测预报、抗病品种的合理布局,以及如何据此形成生物屏障、进行综合治理,都具有重大意义。

  从“灭杀”到“共处”的生态哲学

  破解小麦条锈菌有性生殖之谜后,康振生没有止步于实验室。相反,一个更大的问号浮上心头:条锈菌真的需要被彻底铲除吗?

  在传统植保逻辑里,答案几乎是毋庸置疑的:“歼灭战”是唯一选项。大量喷施化学农药,追求彻底铲除,似乎是消灭病害最直接的路径。但康振生看得更长远:条锈菌随风传播、变异迅速,靠“地毯式”消杀,不仅成本极高,还会带来农药残留、生态破坏和抗药性加剧的恶行循环。更何况,条锈菌本身就是自然生态的一部分。“任何生物的存在都有其合理性。”康振生说。

  于是,一条新的路径被提了出来:不必“你死我活”,但求“动态平衡”。他倡导“绿色防控”,将病害损失控制在经济允许的阈值(如减产不超过3%)之内,在科学计算的区间内“允许它存在”,从而换取整个农田生态系统的稳定与可持续。

  在此基础上,康振生团队构建起“越夏易变区小檗治理+抗病品种合理布局+精准监测预警”的综合防控技术体系:针对小檗转主寄主,他们提出在关键区域科学清理或隔离小檗,切断病菌有性生殖的“温床”;同时,根据病菌小种变化动态,调整不同抗病品种的种植结构与轮换节奏,避免单一品种“全军覆没”;最后,通过大数据物联网的动态监控,实时监测病害的消长情况。

  这套体系在11个省(市区)推广后,全国病害发生面积减少5000万亩,每年挽回产量损失20亿公斤,年均增收节支超40亿元。

  从“东南窑”的艰苦摸索,到绿色生态防线的建立,康振生的科研始终紧扣国家粮食安全。他说:“我们的工作,直接关系国家粮食安全,关系‘国之大者’。”

  数十年光阴流转,昔日的防空洞已升级为设施先进的全国重点实验室。但在团队骨干詹刚明看来,“东南窑”至今仍是大家的精神图腾。“到东南窑看一看,就能感到一种内在的力量。两代院士在艰难条件下都能把防控工作做好,我们现在条件好这么多,更应该作出新的贡献。”

  东南窑小麦条锈病试验站。(拍摄:毕卿)

  一场跨越半个世纪的麦田“守护接力”

  科学的道路从来不是一个人的独行,而是一场跨越半个世纪的精神赓续与学术接力。

  上世纪70年代。高中毕业的康振生在陕南下乡插队整整三年,面朝黄土背朝天的劳作,让他深刻懂得了农业之艰、农民之辛。1978年,康振生考入西北农学院(现西北农林科技大学)植物保护专业。在这里,他遇到了影响一生的导师——我国著名的植物病理学家李振岐院士。

  “早立志,立大志。”导师李振岐抱病奔波在田间地头、甚至在病重期间仍坚持坐在轮椅上指导学生的身影,给年轻的康振生烙下了最深的印记。

  “从老师身上,我体会到了我们自身的使命,我们农业科研人员肩上的责任。”康振生说,跟导师学习的过程,学到的不仅是知识,更是对责任和使命的担当,要根据国家需要来开展研究,“问题来自于田间,再回到田间去解决生产问题”。

  李振岐院士指导康振生观察小麦植株感病情况。受访者供图

  下田地成为团队几十年不变的“必修课”。康振生还记得,1992年夏天,已年过七旬的李振岐带着他一起去陇南天水、甘谷调查条锈病。他们从杨凌出发,坐晚上九点多的列车,摇摇晃晃一整夜。“老师那么大年纪了,跟我们一样跑,一样下地。”康振生说,“这种精神不是说出来,是在一点一滴、一件一件具体的事情里做出来的。”

  当年,李振岐院士划分了我国小麦条锈病的流行区;后来,康振生在“东南窑”解开了小麦条锈病的变异之谜,并鉴定到全球首个小麦感条锈病基因;而今,科学的薪火传到了更年轻的一代手中:2025年,康振生团队成功绘制全球首张小麦抗条锈病基因全景图谱,从全球尺度构建小麦条锈病“综合抗源”核心资源库,为小麦育种提供“基因导航”。

  学术上的传承与发展,更伴随着师生相处的温度。现任作物抗逆与高效生产全国重点实验室主任王晓杰教授回忆,自己科研最焦虑时,曾在凌晨两点拨通了康院士的电话,康老师耐心地听他倾诉并温和地开导了他半个多小时。

  康振生院士指导王晓杰观察小麦生长。受访者供图

  “在康老师身上,能清晰看到李振岐院士的影响。李先生当年怎么带他,他就怎么带我们。”西北农林科技大学教授徐杰说,“如果用一个词形容康院士,那就是‘榜样的力量’。”

责任编辑:高秀木