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何祖华:“不到田里去看一眼就感到焦虑。”

媒体滚动 2022.07.12 13:15

每年,在水稻生长的重要节点,

他必亲自去田间,

中国科学院分子植物科学卓越创新中心

研究组长何祖华说:

“不到田里去看一眼就感到焦虑。”

稻瘟病的抗病问题也是世界级“卡脖子”问题

据统计,全球范围内每年因稻瘟病造成的损失

高达水稻总产量的10%。

我国不同稻区均是稻瘟病的易发区,

每年因稻瘟病发病直接损失稻谷约30亿公斤。

何祖华在心里估算,以全国8,000万亩的稻瘟病发病水稻每年都会达到稳定产量来计算,假如其中一部分用到抗病基因不减产,那就可以无形中大大增加我们国家的粮食产量了。

小暑这一天,

比37摄氏度天气更热的

是何祖华一头扎进稻田的热情。

“抗病性要消耗水稻的能量或者影响生长发育。我们希望在高度抗病的同时不影响水稻的产量,实现百分之百不减产。”

防治稻瘟病是我国粮食安全生产的主要任务之一,而目前利用化学农药对田间病害进行防治的方法,已经造成了严重的环境污染和食品安全问题。因此,挖掘和培育新的广谱持久抗病品种是控制稻瘟病最为经济、安全和有效的方法,也是实现绿色生态农业的重要保障。

2000年10月,响应中科院号召何祖华回国建立实验室。二十多年来面向我国农业重大战略需求,选择关键科学问题长期攻关。

在2017年发表广谱抗稻瘟病基因pigm的基础上,何祖华研究团队进一步通过对3000份水稻品种的基因组数据进行分析,最近挖掘到pici1优异的田间抗病变异位点,为水稻抗病育种提供了新的思路和靶点。

“不止是芯片、软件这些科技领域

需要攻关卡脖子问题,

在农业研究领域

也面临着卡脖子的

基础科研前沿和应用研究攻关挑战。”

何祖华开展作物抗病研究,发掘关键抗病基因,为作物抗病育种提供理论与核心技术,既是生命科学前沿,也是我国作物双减和绿色生产的重大战略需求,成为引领国际作物抗病研究领域前沿的一个典例。

这些系统成果为作物广谱抗病研究和应用建立了独特平台,何祖华所倡导的抗病—产量协调研究理念已被国际广泛认同。共发表了150多篇研究论文,其中基于长期的工作积累,以通讯作者发表于国际顶级期刊cell, nature 和science,及其子刊如nat genet、nat biotech、nat commun、mol cell、cell host microbe、sci adv 等,促进了植物病理和抗病育种学科的发展。

“第一次看到那么严重的水稻因为发病整片枯掉,触目惊心”

1983年10月,何祖华跟随导师申宗坦教授前往浙江桐庐山区观察稻瘟病情况,只见大部分水稻品种遍地枯萎、颗粒无收,这一幕让他触目惊心。

“这就意味着农民基本上颗粒无收。”

何祖华说,“一定要把这个问题解决掉。”

回顾上个世纪80年代,何祖华介绍,那时候农民没有机械化的喷雾设备,都是那种手摇式喷雾器。一亩田喷雾下来往往需要大半天的时间,农民汗流浃背。喷洒农药对农民来说是非常重的劳动,更不要说农药本身给食品安全和人本身健康带来的危害。

就是从1983年“触目惊心的那一刻”起,

经过近40年的不懈奋斗,

何祖华终于获得了重大的科研突破成果。

2021年12月,国际顶尖学术期刊《自然》(nature)在线发表了何祖华研究团队“nlr免疫受体保护植物防卫代谢并协同免疫反应”的研究论文,揭示了一条全新的植物基础免疫代谢调控网络,水稻广谱抗病nlr免疫受体蛋白通过保护初级防卫代谢通路免受稻瘟病病原菌攻击,协同整合植物基础抗病性(pti)和专化性抗性(eti)两层免疫系统,赋予水稻广谱抗瘟性的新机制。这是继何祖华研究组于2017年在另一个国际顶尖学术期刊《科学》(science)上发表广谱和持久抗稻瘟病基因pigm机制后,又一个水稻抗稻瘟病研究的重大突破。

做抗病机理很花钱、也很花时间

在何祖华的团队里,

从60后70后到80后90后甚至00后,

一代一代人都一直在传承着连续做科研。

很多人都是从单身做到后来成家立业……

回国建立实验室6年后,

何祖华带领团队破解了

国际上最抗病的一个抗稻瘟病基因。

“这解决了我们当初的科学问题,也正是我们当初的目标。这个科研成果突破对农业生产应用也产生重大价值。”

“农业基础研究

必须同育种应用相结合

才能成为有源之水”

何祖华挖掘的广谱抗病基因 pigm 应用潜力巨大,已被隆平高科荃银高科等 40 多家育种单位应用并审定多个新品种,10多年来抗病新品种已累计推广超过 3500 万亩。

接下来十年他关注什么?

“这个病很奇怪,看不到摸不到但突然就会爆发。

爆发的时候农民再喷洒农药已经来不及了。

这在育种领域已经是头等大事了。”

稻曲病是水稻后期发生的一种真菌性病害。近年来,在各地稻区普遍发生,而且逐年加重。但稻曲病的防治非常困难,抗病育种也因为缺少有关抗病性的知识而困难重重。

何祖华介绍,稻曲病的发病因素与气温和湿度相关。比如白天是26-28℃,晚上是22-24℃,加上一点毛毛雨,假如有10天左右的窗口期,在上海9月底10月的时候,稻曲病就特别容易直接爆发。

“稻曲病对人体是有害,尤其对动物的生殖系统有危害。所以我们这十几年一直在攻关,就是希望能够把这个问题解决掉。”何祖华说。

作为优秀科技工作者的代表性人物,何祖华入选2022年上海“最美科技工作者”。

上观号作者:上海科技

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