省农科院为小麦精准控毒中国渔业协会发出“保护长江”倡议助力“芯片之城”跨越式发展我国首个光伏 储能实证实验 平台建成投运
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6084:第03版 本期出版日期:2021-11-24

镰刀菌既害小麦又害人

省农科院为小麦精准控毒

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■本报记者葛思佳

小麦是我国重要粮食作物,年产量约1.3亿吨。近年来,受全球气候变化和耕作制度改变等因素影响,小麦赤霉病连年暴发,镰刀菌毒素在长江中下游及江淮等部分小麦产区污染十分严重,每年赤霉病造成的直接经济损失超百亿元,严重制约了我国小麦产业发展,危害粮食安全和人畜食用安全。

“江苏粮食质量安全的最大风险之一来自镰刀菌毒素对小麦的污染,我们历时近20年研发的小麦镰刀菌毒素污染风险形成机制及管控关键技术研究成果,破解了毒素发现难、控制难的问题。”江苏省农科院粮油安全与营养创新团队首席科学家史建荣研究员告诉记者,他们与省内外毒素研究优势单位开展联合研发,形成的毒素控制关键技术可以精确识别小麦镰刀菌毒素污染并全程管控,大幅降低了毒素污染程度,解决了小麦丰收带毒的产业难题,该成果获得2020年江苏省科学技术奖一等奖。

镰刀菌毒素既害小麦又害人

“小麦赤霉病是由镰刀菌侵害引起的,染病小麦造成大幅减产甚至绝收。”江苏省农业科学院农产品质量安全与营养研究所刘馨博士介绍,镰刀菌会产生呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、伏马毒素等160余种毒素。食用病麦会发生眩晕、发烧、恶心、腹泻、流产死胎等急性中毒症状,严重时会引起出血,影响免疫力和生育力。某些镰刀菌毒素还会诱发肝癌、食管癌,各国都制定了严格的限量标准,限制其在食品中的含量。

“2000年左右,大量的养殖业反映,说小麦收了以后面粉厂不要,全都卖给饲料企业,饲料企业拿过去以后,猪都养不大,甚至有人说很多病害都与小麦有关。”史建荣告诉记者,经过长年的研究工作,团队虽然在病害防控上取得了一定的进步,但还是时常听到吃了小麦后,人中毒、猪中毒的事例,这令史建荣深感痛心和苦恼,决心要寻找更好的防控方法。

“生产当中我们农产品质量安全是一个下游部门,上游的植保、生产等部门也常说怎么他们都防控好了,到最后还是会出问题,所以我们决定和植保部门一起来做统筹研究,达成了共识,就是一定要控病减毒!”史建荣表示,以往的防控措施可以挽回60%~70%的产量,但是毒素含量依然超标,因此控病减毒协同作用是个突破口。

十年深耕探明防控毒素关键

过去,小麦镰刀菌毒素污染管控面临着三大瓶颈难题:镰刀菌毒素种类多、结构复杂难识别;产毒菌群特征不清、毒素污染规律不明;药剂筛选靶标不聚焦、关键控制点难确定。“镰刀菌毒素看不见摸不着,检测标准物质依赖进口,成本较高。”史建荣感慨,由于存在技术瓶颈,过去只能逐一进行毒素筛查,耗时又费力。

为了尽快明确镰刀菌毒素风险形成机制,项目团队首先从解决“毒素发现难”入手。通过对产毒调控基因靶向改造,创制了8个国产毒素标准物质,打破了国外垄断,为毒素精准识别提供了量值溯源基础。并且创建了多毒素高通量筛查技术,实现33种毒素同步检测。

在此基础上,研究人员探寻带毒籽粒的光谱特征与定量关联机制,发明毒素含量等级快检设备,将检测时间缩短至1分钟。

10年来,研究团队的足迹覆盖我国98%的小麦产区,抽样检测2万份样本,由此建立起30余万条库容的污染数据库,首次揭示了毒素污染风险消长规律,明确江淮麦区是毒素重发、频发区,呕吐毒素和玉米赤霉烯酮是污染江苏小麦的主要风险。“我们监测了40年间产毒镰刀菌种群演变规律,发现江苏省产毒镰刀菌以3ADON化学型为优势菌群,该种群产毒力最强,并偏好稻麦轮作。”成果主要完成人徐剑宏研究员介绍。

创新体系

实现“控病减毒同频共振”

在明确产毒菌群的基础上,科研人员又发现,花期、收获前期高湿度是毒素重发生的核心诱因。因此,锁定扬花期控病减毒协同、收获后毒素监管为关键控制点。

据此,研究团队对症下药,筛选出高效抑菌药剂丙硫菌唑、氰烯菌酯、戊唑醇等,研发复合药剂“乐麦宝”,实现减毒75%,用药量减少10%。在泰州姜堰区的试验田里,小麦赤霉病大暴发年份所收获的小麦,经过扬花期打药干预,毒素检出仅为国家标准的十分之一。

同时,研究团队解构了镰刀菌毒素毒性功能位点,研发出针对已经受污染小麦后续处理的降解菌剂,对染病的小麦籽粒进行处理,毒素降解率达95%,为污染小麦后续处理提供有效技术。通过各项关键技术集成,研究团队创新建立了以扬花期控病减毒为核心、产后污染监测与消减相结合的全程管控技术体系,目前,该技术体系已制定为国家农业行业标准发布,有效保障了江苏乃至全国小麦产品质量安全,在江苏、河南、安徽等省市累计推广4070万亩。

“这几年,江苏小麦毒素污染显著降低,每年减少毒素超标小麦约550万吨。我们也希望通过两三年的时间,能够在江苏全面覆盖控病减毒的高效药剂。”史建荣表示,接下来,研究团队将在小麦镰刀菌毒素降解方面继续研究,进一步降低毒素污染,提升小麦质量,促进农业增产,保障粮食安全。

  
                     
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