2020年4月10日，國際知名學術雜志《科學》（Science）發表孔令讓團隊重要學術突破，他們在全球首次從小麥近緣植物長穗偃麥草中克隆出抗赤霉病關鍵基因Fhb7，並揭示了其抗病分子機制。這是我國小麥研究領域的首篇Science文章，也是我國小麥重要功能基因研究領域的首篇CNS（《細胞》、《自然》、《科學》）三大主刊文章。

十年磨劍找到關鍵基因

小麥赤霉病是威脅世界糧食生產和食品安全的重大難題，不但減產毀質，其產生的嘔吐毒素嚴重污染食品和飼料，被世界衛生組織確定為三級致癌物，可引起人畜中毒。嘔吐毒素的逐漸積累，還會破壞動物的免疫功能，誘發疾病。

長期的生產實踐証明，被稱為小麥“癌症”的赤霉病基本不可治，預防難度也非常大，因此培育抗病品種成為最佳選擇。孔令讓帶領團隊成員歷經抗赤霉病基因初定位、精細定位、圖位克隆、抗病分子機制解析等20年長期探索，成功將Fhb7抗病基因轉移至小麥品種，並明確了其在小麥抗病育種中的穩定抗性和應用價值。他們將攜帶該基因的小麥種質材料分發到30多家育種單位，用於小麥赤霉病抗性的遺傳改良，並在山東、河南、江蘇、安徽等小麥主產區進行了廣泛試驗。數據表明，Fhb7基因具有廣譜抗性，攜帶該基因的植株在抗赤霉病的同時，對小麥另一重大病害莖基腐病也表現出了明顯抗性，同時對產量無負面影響。

目前，攜帶Fhb7基因的多個小麥新品系已經進入國家、安徽省、山東省預備試驗和第二年區域試驗，並被納入我國小麥良種聯合攻關計劃，為從源頭上解決小麥赤霉病問題提供解決方案。

更加可喜的是，他們發現，Fhb7基因可以有效分解嘔吐毒素，產生解毒效應，這一特性如果能在糧食深加工和飼料工業中得到廣泛應用，將有效解決我國存儲糧積累造成的嘔吐毒素污染問題。“這一發現為解決小麥赤霉病世界性難題找到了‘金鑰匙’，更讓我們把小麥抗赤霉病種質資源牢牢掌握在了自己手裡！”孔令讓說。

一腔熱血傾注小麥育種

孔令讓來自山東菏澤的一個農民家庭，從小心懷用知識改變農村面貌的理想，所以一考入山東農業大學就定下了讀研究生的目標。1985年大學畢業時，他被推薦免試攻讀遺傳育種學家丁巨波、尹承佾和李晴祺教授的碩士研究生，期間還被導師派到南京農業大學、中國科學院西北植物研究所等地學習。研究生畢業不久，他就實現了將偃麥草染色體片段導入普通小麥，為優異小麥種質創新添磚加瓦。他過硬的小麥染色體制片技術也在同行間被爭相稱贊。

1993至1996年，孔令讓在中國農業科學院攻讀博士學位，師從著名作物品種資源學家董玉琛院士。畢業論文《粗山羊草遺傳多樣性及其抗白粉病基因向小麥的轉移》，首次揭示不同來源的粗山羊草抗白粉病基因的多樣性，為日后基因的有效轉移奠定了基礎，答辯時論文被評為優秀。

為開闊視野、博採眾長，孔令讓先后在德國慕尼黑技術大學植物育種系、以色列國海法大學進化研究所和美國普度大學農學系學習工作。在美國的8年間，他申請到了5項美國農業部課題，其中三項與赤霉病防治和育種相關。

2008年4月，孔令讓回到母校工作，同年申報成功山東省小麥分子育種學崗位“泰山學者”特聘教授，擔任作物生物學國家重點實驗室常務副主任。2014年“泰山學者”期滿考核優秀並得到第二期滾動支持。他的研究工作依然集中於兩個方向：一方面深度發掘小麥近緣植物攜帶的抗病、抗逆、高產、優質等優異基因﹔另一方面利用遠緣雜交結合分子標記輔助選擇技術創造小麥新種質、培育新品種。他帶領團隊在長穗偃麥草中發現了小麥抗赤霉病基因、在粗山羊草中發現了抗白粉病基因、在野生二粒小麥中發現耐熱基因，同時對這些基因分別進行了定位，篩選出和目標基因緊密連鎖的分子標記，並利用分子標記輔助選擇技術將抗赤霉病、抗白粉病、抗鏽病等基因分別轉移到目前大面積推廣的小麥品種中，選育出200余份高抗赤霉病、白粉病或兼抗多種病害的高產、優質小麥種質材料並提供給國家重點研發計劃“七大農作物育種”重點專項全國育種家利用，已產生顯著育種成效，得到小麥育種同行一致好評。

成果發布后，鄧興旺、康振生、程順和等國際權威學者給予了高度評價，袁隆平院士認為，Fhb7基因是禾谷類作物種質改良和創新的難得基因，其發現和抗病機制解析對水稻、玉米等作物育種同樣具有重要意義，將有力提升我國農作物種質資源創新水平，為產業提質增效、確保國家糧食安全提供重要保障。

團隊和衷共克科技難關

在接受記者採訪時，孔令讓談到團隊成員的付出時，禁不住流下了淚水。他說，赤霉病的研究做了20年，學生換了一茬又一茬，幾位年輕的同事更是克服多種困難，一刻不敢停歇，就是想快速取得關鍵性突破。

做小麥雜交，尤其是遠緣雜交研究，任務細致繁重，因為結實困難，小麥雜交授粉工作量很大，有時結了種子之后還要進行幼胚培養才能成苗。研究生每年春季在大田都要做幾千個雜交穗子，一個穗子上30多個小花，算下來就是十幾萬枚小花，這裡面能得到一兩千個幼胚，然后再通過幼胚培養成苗。2018級碩士研究生李學峰從入學后就在做創建小麥—長穗偃麥草抗赤霉病短片段易位系的工作，重點是打破Fhb7基因與黃色素基因Psy的緊密連鎖。因為黃色素基因Psy的存在，面粉發黃，在育種中不受歡迎，也影響市場前景。在實驗室常溫生長室環境下，他們用了整整一年時間，通過分子標記輔助選擇和抗赤霉病接種鑒定，完成了21000株Fhb7基因雜合體自交后代的選擇和鑒定工作，最后找到了2株打破了這兩個基因緊密連鎖的小麥植株，在國際上首次獲得了赤霉病抗性良好且面粉色澤亮白的小麥—長穗偃麥草短片段易位系。

“田間選材料感覺就像是在淘寶，每選到一份好材料還想看下一個，覺得后面還有更好的，總要選出最好的。這份工作雖然辛苦，更充滿挑戰和樂趣。我們克隆並運用抗赤霉病基因Fhb7的科研探索，得到國際同行科學家和頂尖學術雜志的認可，得到多家小麥育種單位的青睞，對年輕的科研人員是很大的激勵。”孔令讓說。

正如山東農業大學黨委書記徐劍波所說，“孔教授團隊‘心有大我’的家國情懷、‘十年磨劍’的科研品質和‘集智攻關’的協同精神值得全校科研工作者學習。下一步，全校要繼續聚焦農業生產中的關鍵共性問題、‘卡脖子’問題開展科技攻關，取得植根山東大地的更大成績，當好服務鄉村振興的排頭兵。”