西北農(nóng)林科技大學(xué)：科技、農(nóng)業(yè)“雙螺旋”構(gòu)建“中國春”

2006年7月，西北農(nóng)林科技大學(xué)教授宋衛(wèi)寧團隊正式加入國際小麥基因組測序聯(lián)盟，是參與該國際組織的唯一的中國科研團隊。歷經(jīng)12年的艱苦工作，終于在2018年完成了小麥完整基因組測序工作。

我國自古就是農(nóng)業(yè)大國，根據(jù)世界銀行數(shù)據(jù)，2021年，我國農(nóng)業(yè)增加值達到了1.28萬億美元，占世界農(nóng)業(yè)增加值的31.1%。然而，雖是農(nóng)業(yè)大國卻不是農(nóng)業(yè)強國。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國農(nóng)產(chǎn)品進出口額3041.7億美元，貿(mào)易逆差高達1354.7億美元，其中大豆、種子等重要資源型農(nóng)產(chǎn)品長期處于凈進口狀態(tài)。

在我國，約40%的人口以小麥為主食。然而，雖然小麥的品種和種植面積在逐年增加，但優(yōu)質(zhì)專用小麥仍然存在品種繁雜、農(nóng)戶分散“插花”種植、規(guī)模化低、混種混收、病蟲害嚴重等現(xiàn)象。針對我國小麥種植的現(xiàn)狀，西北農(nóng)林科技大學(xué)依托于自身的農(nóng)業(yè)科研優(yōu)勢，開展了多項關(guān)于小麥的研究工作，并取得了豐碩的成果。

2018年9月，西北農(nóng)林科技大學(xué)參與并完成了世界首個六倍體小麥基因組中7DL染色體密碼破譯工作，這是西北農(nóng)林科技大學(xué)國際交流合作取得的重大成果。

2022年9月，西北農(nóng)林科技大學(xué)的植物氮素營養(yǎng)團隊的研究成果《NLP7轉(zhuǎn)錄因子是植物的一個硝酸鹽受體》在世界知名科技期刊《科學(xué)》在線發(fā)表

小麥是世界范圍內(nèi)種植最為廣泛的谷物之一，然而，小麥的完整基因組測序一直沒有完成。其原因是，小麥基因組體量龐大，是人類基因組的5倍、水稻基因組的40多倍；并且小麥是典型的異源多倍體基因組（同一個生物個體內(nèi)的基因組自我復(fù)制或同一個物種內(nèi)不同個體間的雜交并導(dǎo)致基因組加倍）生物，有很多重復(fù)序列。

2006年7月，西北農(nóng)林科技大學(xué)教授宋衛(wèi)寧團隊正式加入國際小麥基因組測序聯(lián)盟，是參與該國際組織的唯一的中國科研團隊。歷經(jīng)12年的艱苦工作，終于在2018年完成了小麥完整基因組測序工作。

掌握小麥完整基因組測序的意義重大，科研人員可根據(jù)小麥基因中的某些缺陷進行定向攻破，破解小麥生長周期中的“基因病”問題，提升小麥的產(chǎn)量；通過研究小麥不同的基因組，可以揭示小麥的遺傳變異和多樣性，從而為小麥的育種和品種改良提供更多的材料和手段；此外，小麥作為一種高度易感農(nóng)作物，容易受到各種病蟲害的侵襲，利用基因組圖譜，科研人員可以研究小麥基因的相關(guān)抗性，從而培育某些特定基因凸顯的小麥品種，為培育抗蟲病害的小麥提供新的解題思路。

國際小麥基因組測序聯(lián)盟主席、澳大利亞墨爾本大學(xué)小麥育種專家魯?shù)稀ぐＥ酄査乖u價該研究是“征服了遺傳學(xué)的‘珠穆朗瑪峰’”。

其實，在掌握小麥完整基因組圖譜之前，西北農(nóng)林科技大學(xué)早已針對小麥部分基因組開啟了相關(guān)研究工作。中國工程院院士、西北農(nóng)林科技大學(xué)教授康振生團隊歷時18年，于2022年發(fā)現(xiàn)了小麥中協(xié)助條銹菌感染的感病基因，并通過敲除感病基因，使小麥不易遭受條銹菌的侵染，開辟了抗病小麥育種的新思路和新途徑。

小麥條銹病被稱為小麥“癌癥”，是世界范圍內(nèi)最嚴重的小麥病害之一。條銹病由條銹菌引發(fā)，具有氣傳性，致病率奇高、傳染性極強且小麥枯死率高，被視為小麥種植過程中的重大生物災(zāi)害。

康振生團隊挖掘出全球首個被病菌毒性蛋白利用的小麥感病基因——編碼胞質(zhì)類受體蛋白激酶。他們發(fā)現(xiàn)，該蛋白激酶負責調(diào)控小麥的基礎(chǔ)免疫系統(tǒng)，能夠被條銹菌分泌的毒性蛋白劫持，讓條銹菌輕易通過細胞質(zhì)進入細胞核，感染小麥。簡而言之，該基因組就像是小麥免疫系統(tǒng)的“守門人”，但被條銹菌感染后，它就會“放過”條銹菌，讓其進入小麥的細胞核內(nèi)，小麥因此感染致病。

康振生團隊利用基因編輯技術(shù)精準敲除了感病基因，破壞了毒性蛋白和感病基因之間的相互識別系統(tǒng)，實現(xiàn)了小麥對條銹病的廣譜抗性。經(jīng)過基因編輯的小麥在主要性狀、品質(zhì)保持不變的前提下，展現(xiàn)出對條銹病的高抵抗能力。

這只是西北農(nóng)林科技大學(xué)在農(nóng)業(yè)科技中取得成績的冰山一角。西北農(nóng)林科技大學(xué)培育的“西農(nóng)979小麥”累計種植面積超過1.5億畝，于2019年獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎；“西農(nóng)511小麥”被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為第一批綠色抗病品種和黃淮麥區(qū)抗赤霉病育種突破性品種。西北農(nóng)林科技大學(xué)攻克了山羊體細胞克隆技術(shù)難關(guān)，獲得了世界首例體細胞克隆山羊；開創(chuàng)的農(nóng)業(yè)實體水—虛擬水耦合調(diào)控研究領(lǐng)域，促進了農(nóng)業(yè)水科學(xué)的發(fā)展，獲2022年教育部高等學(xué)校科學(xué)研究優(yōu)秀成果自然科學(xué)一等獎……

科技是農(nóng)業(yè)強國的重要路徑。西北農(nóng)林科技大學(xué)始終牢記支撐和引領(lǐng)干旱半干旱地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要使命，實施“頂天”“立地”（“頂天”就是要達到國際農(nóng)業(yè)科技前沿高峰，“立地”就是在農(nóng)業(yè)科技產(chǎn)業(yè)化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用）相結(jié)合的科技工作方針，緊扣國家戰(zhàn)略需求和區(qū)域發(fā)展需要，積極開展面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)研究，充分發(fā)揮中國農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)高等教育發(fā)展的比較優(yōu)勢，著力打造助推“一帶一路”建設(shè)的農(nóng)業(yè)科技的標桿。