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喜讯！宁波大学陈剑平院士及团队小麦土传病毒创新成果荣获浙江省科学技术进步奖一等奖

花匠小妙招
2024-11-05 02:42

11月10日上午，浙江省创新深化大会在省人民大会堂举行。宁波大学植物病毒学研究所所长陈剑平院士及团队申报的《小麦土传病毒病流行监测、致病机制、抗性挖掘与绿色防控技术》项目荣获浙江省科学技术进步奖一等奖。此次荣膺浙江省科学技术领域最高奖励，是对陈剑平院士及团队深耕17年系统研究所取得创新成果的认可，也是宁波大学植物病毒学研究所面向粮食安全和农业现代化发展战略需求、坚持科技兴农的重要里程碑。

小麦土传病毒病是一类研究难度大的世界性小麦重要病害，在我国冬麦区尤其黄淮海区域普遍发生，常年发生面积达2000万亩以上，发病田小麦减产10%-20%，重病田甚至导致绝收，对我国小麦生产造成严重威胁。

图1 河南省漯河市源汇区前袁村小麦病田

我国小麦土传病毒病由小麦黄花叶病毒（Wheat yellow mosaic virus，WYMV）和中国小麦花叶病毒（Chinese wheat mosaic virus，CWMV）引起，这两种病毒皆由土壤中的禾谷多黏菌（Polymyxa graminis）传播。禾谷多黏菌休眠孢子壁厚、分布广，是一种抗逆性强的土壤习居菌，导致这类病害化学防控无效，是世界上最难防治的作物病害之一。种植小麦抗病品种是防治这类病害有效途径，但由于生态条件、病毒株系、禾谷多黏菌种群和小麦品种抗性均存在区域性差异，从而给小麦抗病品种的精准选育和科学布局造成困难。同时，由于这类病害的土传特性，禾谷多黏菌介体不能人工培养，病毒侵染性克隆难以构建，自然界缺乏具有广谱抗性的小麦种质资源等原因，国内外有关这类病害重大科技问题研究和小麦抗病育种进展缓慢，一直未能取得根本性突破。成为我国小麦生产的一个“卡脖子”问题。

该创新成果以保障国家粮食安全重大战略需求为导向，在国家小麦产业技术体系、国家重大/重点研发计划等项目支持下，对小麦土传病毒快速检测技术与群体结构、病害流行规律与监测、病毒致病与小麦抗病机制、发病程度与土壤微生物群落关系、小麦抗病资源筛选与抗病品种选育、病害生物药剂筛选与绿色防控技术创建等方面开展了深入系统的研究。

图2 成果技术路线框图

通过17年的持续攻关，取得重大突破和创新成果，形成鲜明的特色和优势，长期引领国内外有关小麦土传病毒病的科学研究和防控技术应用。主要成果如下：

1.建立了小麦土传病毒病的精准诊断技术，明确了病害发生、分布与流行趋势。

（1）开发了病毒快速检测试剂盒，为病害预警和监测提供了技术保障。

（2）发现种植感病品种、大规模机械化作业和暖冬多雨气候是加快病害扩散、流行的主因。

（3）发现病害呈现“北移西扩，复合侵染区域扩大”的新趋势和“病程延长”的新特征。

图3 2013年和2021年小麦土传病毒病分布情况比较

2.明确了我国病毒种群、禾谷多黏菌介体类型及其分布，阐明了病毒-介体-寄主三者的互作关系。

（1）明确我国小麦黄花叶病毒（WYMV）种群、禾谷多黏菌介体类型及其地理分布，发现病原致病力分化与小麦品种抗性相关。

（2）创建了WYMV和中国小麦花叶病毒（CWMV）反义遗传学技术体系，明确了病毒重要基因的功能，揭示了多条病毒致病的信号途径。

（3）解析了病毒-寄主-温度及土壤微生物群落之间的互作关系。这些发现为抗病品种精准布局和病害防治技术创建提供了理论基础。

图4 WYMV编码蛋白的功能及其致病机制

3.创建了精准高效的小麦抗病性评价体系，挖掘了小麦抗病基因，揭示了小麦抗病分子机制，培育了小麦抗病新品种。

（1）建立了高效精准的小麦抗病种质资源评价体系，鉴定出抗病种质资源76份、抗病品种54个。

（2）挖掘了TaSRT2、TaRD21、TaTHI2、TaVTC2和TaMTB等5个抗WYMV基因，揭示了植物表观遗传修饰、植物内源性小肽、ROS、m6A修饰、病毒来源的vsiRNA介导的小麦抗病分子机制，通过基因编辑技术创制了对多种病害具有抗性的小麦新材料4份。

（3）育成了高产优质抗病小麦新品种（系）8个。这些研究成果为小麦抗病育种提供了新理论、新材料、新方法。

4.提出了病害防治指标，创建了病害绿色防控技术体系，大面积推广，经济社会生态效益显著。

（1）探明新的耕作制度下小麦产量损失与病情的关系，提出了病害防治指标。

（2）筛选出适合不同生态区种植和施用的小麦抗病品种和微生物防治药剂。

（3）集成了基于“病害早期精确监测、抗性品种精准布局、辅以微生物药剂拌种、适当晚播、春季施用微生物药剂和分级防控的小麦土传病害绿色防控技术体系”，并进行推广应用。在全国病区累计推广应用1.058亿亩，挽回产量损失672.4万吨（相当于挽回全国人民10天的口粮），挽回经济损失134.48亿元。

图5 小麦土传病毒病绿色防控田间示范

该创新成果在Nature Communications、Molecular Plant等刊物发表论文57篇，占国内外同期发表的小麦土传病毒论文总数60.2%；培养了中国工程院院士1人，国家百千万人才工程领军人才1人，浙江省创新领军人才1人，硕博研究生20人；授权国家发明专利2件、软件著作权2件，颁布行业标准4项，育成的3个新品种已通过审定。