2020年度陕西省科学技术奖提名项目公示内容

一、项目名称：小麦黄化矮缩类病害的致病机理及综合防控技术研究与应用

二、提名者：杨凌示范区管委会

三、项目简介：

我国是世界小麦第一生产大国，种植面积和产量均占世界的一半。然而，小麦黄化、矮缩类病害常年发生在西北及黄河流域等地区，被称为“小麦癌症”、“黄色瘟疫”。1987年病害大流行仅陕西损失小麦8.51万吨，1999年发病450万亩，小麦减产30%以上。由于对该病害病原种类、流行规律、致病机理认知不清，生产上缺乏抗病品种和防治药剂，自1998年起，本单位与中国农科院植保所等单位针对以上问题开展联合攻关，取得如下创新性研究成果：

1. 明确了小麦黄化矮缩类病害的病原种类、群体结构和遗传多样性。鉴定明确了我国矮缩病病原是小麦矮缩病毒（WDV）。完成了我国首个WBD植原体全基因组序列分析，以及BYDV-GAV、GPV、PAV、WDV基因组分析。依据病原核心基因序列，建立了一次同时检测4种病原的多重PCR（mPCR）检测方法，用该方法长期实时监测西北及黄河流域麦区病害流行动态。建立了黄矮病预测模型，预测病害流行强度，将预测信息提供给主管部门及时发布信息指导生产统防统治，对小麦黄化矮缩类病害的防治发挥了巨大作用。

2. 探明了小麦黄化矮缩类病害的致病机理。发现了黄矮病毒感染后病毒来源的干扰小RNA（VsiRNA）抑制了水杨酸（SA）的合成，从而抑制了下游抗病通路基因表达促进了病毒的快速侵染；黄矮病毒侵染寄主后阻止叶绿素结合蛋白（Chla）合成导致叶片黄化；黄矮病毒运动蛋白（MP）与小麦赤霉素受体蛋白DELLA互作，抑制寄主GA途径导致小麦植株矮缩发病。从小麦蓝矮WBD植原体基因组中鉴定了效应蛋白SWP1是引起蓝矮病的矮化致病因子，SWP1通过与小麦BRC1互作引起植株矮化丛枝。鉴定出的病原致病基因为防治药剂研制提供了新靶标。

3. 解析了小麦黄化矮缩类病害的昆虫传播机制。发现了健康小麦比感染黄矮病毒GAV的发病小麦更吸引蚜虫取食的现象，黄矮病毒借助寄主分泌己烯醛吸引蚜虫取食，病毒感染寄主后再降低己烯醛合成以迫使蚜虫离开病株迁飞到健康小麦进行传毒，解析了BYDV-GAV利用蚜虫扩散的“过河拆桥”传毒策略。从麦二叉蚜和禾谷缢管蚜介体分离鉴定出传毒识别蛋白GroEL、P50参与黄矮病毒在蚜虫介体内的循回途径，揭示了麦蚜膜蛋白与GAV互作是介体传播病毒的根本原因。明确了异沙叶蝉是WBD的专化性传播介体，通过对WBD植原体膜蛋白Imp抗体标记，解析了叶蝉循回传播WBD植原体的途径，植原体经叶蝉口针—中肠/后肠—唾液腺，病原进入植物引起发病。发现了病原膜蛋白Imp通过与微丝蛋白（α-Tubulin）和细胞分裂周期蛋白（Cdc42）互作控制植原体在唾液腺中的繁殖与介体传播专化性，揭示了叶蝉传播的分子机制。

4. 筛选出高抗黄矮病的华山新麦草和6个小麦-华山新麦草易位系等抗抗病种质资源，以该资源培育出抗黄矮病新品种4个，通过了省级审定，累计推广1930.8万亩，增产小麦38416万公斤。制定了《我国小麦黄矮品种抗病性的评价技术体系》农业部行业标准，规范了全国抗病性鉴定方法。针对新发现的BYDV病毒沉默抑制子P6和复制酶靶标蛋白，创制了绿色防控药剂甾烯醇微乳剂和云芝糖肽水剂，甾烯醇微乳剂获批农业部新农药登记，结束了此类病害无药可治的局面。应用面积每年超过2000万亩，取得了巨大经济效益和社会效益。组装整合了小麦黄化矮缩病害综合防控技术体系，示范推广到陕、甘、晋、豫等省病害流行区，近三年累计推广3970余万亩，应用以来有效控制该类病害在我国未大范围暴发流行，累计挽回经济损失22.6亿元，同时提升了我国在该病害理论研究和防控技术水平的国际地位。

本成果出版著作3部，获得授权国家发明专利11件，农业行业标准1件，企业标准2件，发表学术论文162篇，其中SCI源刊物86篇、国家一级学会刊物21篇，培养研究生30余人。

四、客观评价：（包括该项目科技成果鉴定意见、国内外对本项目研究成果的引用情况）

该项目委托中国农学会组织专家进行科技成果评价，评价委员会意见如下：

该项目针对小麦黄化矮缩类病害危害严重、防治困难的问题，从病原鉴定与监测、病害流行规律、病毒致病与昆虫传毒机制、抗病种质资源挖掘与抗病育种、防治药物创制与防治规程制度等方面进行了系统深入的研究，取得了重要的研究成果，特色鲜明，总体达到同类研究国际领先水平。

1．明确了小麦黄化矮缩类病害的病原种类、群体结构和遗传多样性，建立了该类病害病原多重PCR检测方法；通过多年监测，建立了适合西北及黄河流域麦区病害流行动态的预测预报模型，为指导病害防治提供了技术支撑。

2．明确了小麦黄化矮缩病原的致病基因，揭示了寄主的互作靶标蛋白，解析了病害症状形成机制，阐明了小麦黄化、矮缩类病害的致病机理和昆虫介体传毒机制，为病害防治提供了理论依据。

3．发现了高抗黄矮病的华山新麦草和6个小麦-华山新麦草易位系，合作选育了晋麦90号等4个小麦抗病新品种；针对新发现的BYDV P6靶标，创制了绿色防控药剂甾烯醇微乳剂；集成创建了小麦黄化矮缩病害绿色防控技术体系，在生产上大面积应用，取得了显著的经济社会效益。

五、应用情况

小麦黄化矮缩类病害是我国麦区的主要常发病害，尤其在陕西、甘肃、河南、宁夏、山西等中西部欠发达地区，这里生态条件复杂、农业基础脆弱，病害极易暴发流行成灾，大面积减产甚至绝收易造成社会问题。项目组长期扎根基层，推广“种植抗病品种、带药播种（秋播拌种）、治蚜防病、春季打点保面”为核心的全程防控体系，2016-2018年，推广3970万亩，挽回产量损失及节约用药防治成本等22.6亿元，取得了明显的生态和社会效益。应用以来有效控制该类病害在我国未大范围暴发流行。

另外，本项目研发的甾烯醇制剂，带动企业建成了年产500吨生物源农药甾烯醇制剂生产线和60吨甾烯醇母药生产线，成为小麦黄化矮缩类病害绿色防控的主打药物，在小麦病害防控方面销售额为5949.7万元。

六、主要知识产权和标准规范目录（限10条，发明奖和进步奖)

六、代表性论文专著目录(自然奖):

七、主要完成人情况

八、主要完成单位情况

九、完成人合作关系情况