与突变赛跑 探索小麦锈病抗性基因的新出路

你是否看过小麦致病真菌Ug99六部科研纪录片中的第三部？科学家普遍认为，Ug99可能会威胁到全球的粮食供应。

过去，研究人员和植物育种专家对抗小麦锈病主要是通过将单个抗性基因引入小麦新品种。这些“主效基因”相当容易处理，在一段不算长的有效期内能提供强有力的保护。而一旦病原体进化，植物就会再次失去防护，有时一次微小的变异就能彻底击溃抗性基因。真菌在每个生殖周期内都会产生大量的孢子，有大量的变异机会，因此打败主效基因只是时间问题。

这种猫捉老鼠的游戏让致病真菌无数次死里逃生，育种者也陷入了令人纠结的死循环。新抗性基因上市后，就会有越来越多的农民去种植这种新型抗性小麦，而背地里真菌也在不停的进化，直到有一天关键变异种出现，对抗性基因产生了免疫，此时大片的作物就暴露在这种新型变异菌株面前。

抗性小麦新品种从发布到失效大约要经历三到五年，因此，实行大规模农耕的工业化国家会不断培育新品种。然而，非洲等地的小农户却无法做到这一点，因此许多专家主张，如有更好的抗性机制，将能在更长时间内保护小麦作物，并抵御几种新出现的小麦锈病。

专家认为，实现这一目标的唯一途径就是彻底改变策略。与其采用全效但不堪一击的单个主效抗性基因，科学家们越来越倾向于采用多个“微效基因”。单个微效基因只能提供一定程度的保护，但当多个结合在一起时，效果好比刀枪不入的盾牌，变异菌株必须能同时克服好几种基因才可以彻底击垮抗性。这并非不可能，但需要时间。这种利用组合微效基因的方法通常可将作物保护期从3-5年延长至10-15年。

诚然，这种抗性策略对育种者来说相对更难维护，然而一旦成功，就能将负担减轻一个档次，减缓新型病原体的进化。