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周明国:一场坚持30年的粮食保卫战

来源:科普中国
发布时间:2020-12-29
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  农作物重大疫情防控的守护人

  “听到农药二字,老百姓常常谈药色变。不过我有信心,我们研制的农药比有的医药还安全。”南京农业大学植物保护学院教授周明国说。他带领课题组完成的“创制杀菌剂氰烯菌酯选择性新靶标的发现及产业化应用”获得2018年度国家科技进步奖二等奖。

  
  上世纪70年代中期,一场突如其来的小麦赤霉病害席卷长江中下游和淮河流域。小麦赤霉病又名麦穗枯、烂麦头,不仅会造成小麦严重减产甚至绝产,还会让生病的小麦含有病菌毒素等有害物质,严重危害人畜健康,完全失去食用和饲用价值。

  1982年初,周明国从南京农学院植保系毕业并留校工作。从那时起,他就选择了病害防控和杀菌剂研究,誓要打赢这场粮食保卫战。

  2010年,周明国团队发现了导致小麦赤霉病的罪魁祸首——一种叫作镰刀菌的微小生物,并掌握其致病机理、流行规律及防治方法,以第二完成单位获得国家科技进步奖二等奖。

  此后,防治小麦赤霉病和水稻恶苗病的杀菌剂“多菌灵”被广泛使用。谁知好景不长,局部地区相继暴发了粮食作物抗药性灾害。

  “镰刀菌在被绞杀的过程中不断演化,形成了抗性变异群体。”周明国解释说,“杀菌剂不仅不起作用,反而让小麦和水稻的病情恶化,甚至刺激病菌产生更多的毒素。”

  找不到解决方法的种植户,只能盲目增加农药用量,混用各类农药。药害、农药残留、环境污染和作物毒素含量成倍增长等问题层出不穷。2012年,周明国以第一完成人的身份再获国家科技进步奖二等奖。其成果探明了水稻恶苗病、油菜菌核病和小麦赤霉病菌等作物病原菌抗药性的发生、发展规律,研发出快速诊断技术和对抗病害的新式“武器”。

  这种叫作“氰烯菌酯”的武器,防治小麦赤霉病的威力高于传统农药3倍,用药量可减少一半以上,能降低小麦谷粒中90%的镰刀菌毒素,对动植物和环境微生物却是安全的。

  
  在新攻关周期里,周明国团队开始着眼于如何让“氰烯菌酯”杀菌的“枪法”更为精准。经过反复试验,他们发现了杀菌剂极其重要的新靶标——肌球蛋白-5。它们在细胞营养中起到运输提供能量的关键作用。只要杀菌剂能够瞄准这个靶标,镰刀菌就会一击毙命。

  不过,肌球蛋白的结构不断变化,很可能利用自己百变的特性,躲避打击而产生新的抗药性。团队探明了肌球蛋白-5对药物敏感性的分化机制,揭示了各位点变异频率和抗性风险。团队还研制出“组合型武器”,可根据不同生态区域病害发生特征和抗药性发展风险,同时瞄准不同的“靶心”。周明国团队第三次获得国家科技进步奖二等奖。
  

  几年来,该成果已在病害发生最严重的10个省市推广,防控小麦赤霉病和水稻恶苗病9000多万亩,减少用药4650吨,减损粮食340万吨,降低麦粒真菌毒素含量85%,减少经济损失220多亿元。

  “现在还不能高枕无忧。”周明国认为,尽管有了缓兵之计,但是抗药性迟早还会卷土重来。刚刚走下领奖台的团队,已踏上这场粮食保卫战的新战场。他们得争分夺秒,力争在“缓兵”期内,研发出更加先进的“武器”。(文/中国教育报)

知识点问答
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()年,周明国以第一完成人的身份再获国家科技进步奖二等奖。
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