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用新发明快速检测农作物病害
nctudi.com 来源:经济日报 时间:2017-07-17 09:23:29

  本报记者陈颐

  在我国,玉米和小麦是最重要的粮食作物。对于粮农们来说,那些危害农田的病害无疑是心头大患,辛劳耕种一年的成果很可能因之付诸东流。

  “农作物病害初起之时,难以被察觉,却可能导致严重后果。我致力于农作物病理学方面的研究,正针对一些严重病害寻找快速诊断方法,帮助人们第一时间对病害发起‘反击’。”中国农业科学院植物保护研究所研究员高利向记者讲述了如何运用科技手段,与肉眼“看不见的病害”战斗。

  2007年博士毕业工作后,高利开始研究小麦锈病的简单快速诊断。小麦锈病是影响我国小麦生产的第一大病害。一些农业专家甚至认为,“全国每3个馒头就会因为锈病丢掉1个”。

  小麦锈病分为条锈病、叶锈病和秆锈病3种,虽然田间症状很相似,治疗方法却有很大差异。此外,麦类锈病变异频繁,并能远距离传播,使其流行范围涵盖广阔区域。历史上,小麦锈病曾经几度大流行,均造成了惨重损失。

  值得一提的是,如果仅用肉眼判断,普通农民很容易对麦类锈病误判和误报。比如,小麦矮腥黑穗病在即将收获时才会显示症状,此时救治为时已晚。而且,这种病菌冬孢子即便被加工成面粉,如有合适环境条件,还会继续萌发入侵新的小麦。

  高利决心解决这个问题。她发现,导致条锈病和叶锈病的病原菌,因为体积相近而容易混淆,但它们的生物性质仍然存在差异,只是肉眼难以判断。由此,她研究出一种单克隆抗体的检测剂,通过颜色差异区分病原菌。

  这项科研成果对粮农价值巨大。因为锈病的发病周期比较长,如果在作物患病初期快速诊断施救,便可成功挽回损失。“粮农在发现锈病端倪之时,取病原菌孢子粉制作玻片,再滴上检测剂,放到显微镜下观察,由于检测剂的作用,条锈病、叶锈病和秆锈病的病原菌会呈现出不同颜色,很容易就能找到锈病的源头,迅速启动治疗措施。”高利说。

  此外,高利还致力于为另一种严重危害小麦的疾病——小麦矮腥黑粉病,寻找快速检测方案。

  小麦矮腥黑粉病的源头在捷克,目前已经传播到世界30多个国家。这种病害爆发时,可导致90%以上小麦绝收,对粮食生产危害很大。而且,这种真菌可以通过麦种和带菌土壤传播,“潜伏”10年之后仍有可能发病。它还与另外两种同样会导致小麦黑粉病的寄生真菌极为相似,很难辨别。所有这些都给海关检疫和相关防控工作带来巨大压力。

  “事实上,生物学领域存在很方便地分辨出3种黑粉菌的方法。”高利说,小麦矮腥黑粉菌想要萌发,对温度和时间的要求非常苛刻。它必须在5℃或者略低一些的环境里,经过21天方可萌发。另外两种黑粉菌的萌发速度要更快一些,对温度的要求也没有这么低。但这种方法在海关检疫领域不具备可操作性。“因此,我们要有很可靠的检测手段,并且做得足够快,以满足海关的快速检疫需求。”

  为检测小麦矮腥黑粉菌,高利同样设计出漂亮简洁的方案——运用分子标记和免疫荧光技术探知这种真菌的存在。在这种自动系统的辅助下,普通海关检疫人员能够迅速完成计数,找出需要阻止的小麦样本。目前,这项检测技术已经在我国一些口岸投入试用,待更为成熟之后加以推广。


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