——河南农业大学陈锋教授团队的创新实践
在乡村振兴战略全面推进与农业强国建设加速落地的背景下,粮食安全与国民营养健康已成为关乎国计民生的核心命题。作为全球小麦生产与消费第一大国,我国既需守住“谷物基本自给”的底线,又要应对消费升级下民众对优质麦的迫切需求。河南,这个贡献全国 27%小麦产量的“中原粮仓”,其产业升级的每一步都牵动着国家粮食安全的根基。在此背景下,河南农业大学陈锋教授带领的小麦分子育种团队,以基因解码为钥匙,构建起“基因挖掘—种质创制—分子育种”的全链条技术体系,推动小麦产业从“高产优先”向“质产双优” 跨越,为主粮产业的高质量发展提供了重要科技支撑。

技术突破:从基因解析到芯片创新,构建分子育种“工具箱”
小麦产业的可持续发展,始终面临着产量瓶颈、品质短板与病虫害威胁的三重挑战。陈锋团队以“问题导向”锚定科研方向,在分子育种领域实现了多项关键技术的突破,为产业难题提供了有效解决方案。
在产量性状调控研究中,团队聚焦小麦籽粒大小这一核心指标,成功克隆出调控籽粒长度的关键基因TaSRK,并锁定其优势单倍型。更具突破性的是,团队解析出“TaHDA9-TaSRK 模块”通过调控外周蛋白TaPsbO 影响籽粒发育的分子机制——这一发现为提高小麦单产提供了清晰的理论路径,相关成果发表于国际著名期刊《Science Bulletin》,让中国在小麦籽粒发育调控研究中取得了国际声誉。
面对茎基腐病、黄花叶病等全球性土传病害对小麦生产的威胁,团队融合基因组学、分子生物学等多学科技术,攻克了抗病基因克隆的技术难关,成功分离出 TaCAT2、TaHSP18.6、TaRD21a等多个抗病基因,并逐一破解其作用机制:例如TaCAT2基因通过高效清除植株体内的活性氧,显著增强小麦对茎基腐病的抗性。这些发现不仅为抗病育种提供了“基因武器”,更推动了小麦病害防控从“化学防治”向“遗传改良”的绿色转型。其中,团队联合宁波大学克隆的TaRD21a基因,在小麦品种郑麦136的黄花叶病抗性改良中表现突出,最终以100万元价格转让给河南省分子育种研究院,从而验证了科研成果的产业价值。相关研究成果接连发表于《Nature Communications》、《PNAS》等国际权威期刊。
基因挖掘的效率,很大程度上依赖于技术平台的支撑。团队研发的小麦超高密度基因芯片Pan800K系统,堪称分子育种领域的“超级显微镜”。该芯片基于全球海量小麦种质资源的泛变异组数据设计,涵盖的群体遗传信息规模目前居全球之首,能够精准捕捉小麦基因组中的细微变异。依托此芯片开发的智能基因挖掘与育种选择系统,将传统育种中“经验筛选”的周期从数年缩短至数月,使优异材料的识别效率大大提升。该成果以1500万元价格转让给成都天成未来科技有限公司,有力推动了小麦基因挖掘和精准育种技术等产业化应用。

在品质改良领域,团队实现了“产量与品质”的协同突破。联合中国农科院作科所,以矮抗58高质量参考基因组为基础,融合更新小麦660K与90K SNP芯片标记,构建起覆盖品质性状的分子标记体系。通过全基因组关联分析等手段,定位到多个调控面团流变学特性的关键遗传区段,成功预测出控制面团稳定时间的候选基因及其优异单倍型——这一成果为培育“既高产又强筋”的优质小麦品种提供了精准靶点,让“好吃又高产”从期待变为可能。
产业赋能:从实验室到田间地头,书写科技助农新篇章
陈锋团队的科研成果,始终以服务产业、惠及农民为落脚点,在提升小麦品质、推动农业科技创新、增强国际影响力等方面展现出显著成效。
在品种培育领域,团队育成的豫农268、豫农269等新品种,成为“质产双优”的典范,并成功转让。其中豫农268富锌且达到强筋二级优质水平,豫农269达到强筋一级优质水平。这些品种在田间种植中表现出色,不仅产量高,而且品质优良,有效提高了农民的经济效益。
在科技创新引领方面,团队的成果为农业科研领域提供了可复制的“产学研”模式。其在基因挖掘、芯片技术研发中的创新思路,已被国内多个科研团队借鉴,推动了作物分子育种领域的整体进步。同时,团队积极搭建国际合作平台,与国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)等国内外多家科研机构和高校开展合作交流,组建了河南省小麦产量品质协同改良国际联合实验室、河南省杰出外籍科学家工作室等多个国际合作平台,提升了我国在小麦分子育种领域的国际影响力。
根基筑牢:以人才培育与团队建设,夯实创新“动力源”
科研的持续突破,离不开人才梯队的支撑。陈锋教授始终将“育人”与“科研”置于同等重要地位,构建起一支国际化、多层次的创新团队,为小麦分子育种领域储备了充足“后劲”。
团队创新“科研实践 + 兴趣引导”的培养模式,注重将实验室研究与田间育种结合,培养了多名优秀学生,为小麦分子育种领域持续输送专业人才。小麦分子育种创新团队的组建,汇聚了一批优秀的青年科研人才,团队成员涵盖教授、副教授、讲师等不同层次,吸引了缅甸、巴基斯坦等多个国家博士生和硕士生前来攻读学位。陈锋教授科研上成果丰硕,主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等10余项国家级项目,发表130余篇学术论文,获批20余项国际和国家发明专利,获河南省科技进步奖、河南省自然科学奖和中华农业科技奖优秀创新团队奖等省部级奖励5项,还获得中国作物学会青年科技奖、庄巧生小麦贡献奖青年奖等,由此入选了国家“万人计划”领军人才、国务院政府特殊津贴、教育部新世纪优秀人才等一系列国家和省部级人才支持计划。

当前,我国农业面临气候变化加剧、资源约束趋紧、消费需求升级等多重挑战,同时迎来科技革命与产业变革的历史机遇。陈锋团队将继续深入开展小麦分子育种研究,通过挖掘具有育种价值的优异基因资源、深化小麦重要性状遗传机制研究,为培育更多高产、优质、抗逆性强的小麦新品种奠定基础,助力我国农业高质量发展与乡村振兴战略实施。
未来,随着更多“质产双优”新品种的育成与推广,我国小麦产业将实现从“量的保障”到“质的飞跃”的跨越;陈锋团队以基因技术“筑芯”的实践,也将为我国农业科技创新书写浓墨重彩的一笔。(马霞)
