2018年国家技术发明二等奖陈发棣教授团队“菊花优异种质创制与新品种培育”一朵金菊的美丽旅行 2018年金秋，在南京农业大学的定点扶贫县，贵州省麻江县的宣威镇卡乌药谷江村，800多亩的菊花园绚丽迎宾，仅中秋、国庆10天假期就吸引了近18万游客踏“芳”而来，山沟子里的贫困村一下子“火”成了大景点，不仅带动了景村联动、农户们家家户户分享“红利”，还激活了农家庭院经济，拉动了传统农业消费的“提档升级”。 不仅在贵州大山，近年来，北至天津、南至深圳、东至浙江、西至青海，在全国的版图上，南农品牌的菊花园竞相开放；以菊花为主题的休闲旅游基地将近20个，这背后依托的是2018年国家科学技术发明二等奖团队——南京农业大学菊花遗传育种团队的科技力量。一朵小小的菊花，不囿于传统的第一产业，与二、三产业深度融合，从贵州“梯田”绽放到青海“雪域”，拉动起产业兴旺、乡村振兴的链条，完成了一场祖国大地的美丽旅行。 种“藏”大地 神农传人采百“菊” “菊花的花型、花色是植物界中最丰富的，被称为自然界育种的奇迹。”南京农业大学菊花团队负责人，长江学者特聘教授陈发棣介绍，他的导师，原金陵大学李鸿渐教授从1944年开始就从事菊花品种搜集、保存等工作，距今已有74年的历史。 南农大湖熟花卉基地，占地150余亩，保存了5000多份菊花资源，其中400多个新品种都是由学校自主培育的，是中国菊花种质资源保存中心，也是目前世界最大的菊花基因库。 菊花基因库里藏着“压箱底”的核心种质资源，陈发棣告诉记者，团队率先创建了菊花离体缓慢生长保存技术，5-10℃的低温环境能将种质一次继代保存时间拉长至12个月，很好地解决了圃地保存种质易混杂、丢失和感病等难题。 为了搜集野生种质资源，从1992年开始，陈发棣和实验室的研究生一起，几乎跑遍了全国各地，有的虽然在植物志上有记载，但是常常“踏破铁鞋无觅处”，最高爬上过海拔5108米的米拉山口，“捡细针”般地寻找种质。 而如今，陈发棣的这股子科研“执拗”劲儿感染了团队的中青年骨干，王海滨副教授就是其中之一，为了寻找“抗寒”的野生种质，2018年4月到9月，他先后3次来到青藏高原，扛着氧气瓶、戴着防护工具，让当地老乡带着，在海拔5000多米的西藏米拉山口找到了宝贵资源紫花亚菊。 古有神农尝百草，今有传人采百菊。团队目前已经建立起菊花近缘种质抗蚜、耐寒等重要抗性评价体系，从收集的资源中鉴定出抗蚜种质19份、耐寒种质16份及其他抗性种质43份，首次发现了黄金艾蒿、细裂亚菊分别是菊花抗蚜、耐寒育种的最优种质。 花开雪域 南农金菊“傲霜”挺立 2018年10月，在海拔3000多米的青海高原，从南农菊花团队引进的园林小菊种植成功，刷新了高寒高海拔地区室外引种园林小菊的记录。 王海滨每次到青海，都会带上不同领域的技术专家。4月起，有四位当地技术主管跟着他，从种植到抹芽定头全程进行技术指导，克服了土壤保水能力差、品种生育期不同等品种适应性差异，筛选出“南农绿意”“南农黄蜂窝”等切花菊，金陵系列地被菊在青海高原“傲霜”绽放。 这样的耐寒新品种是如何育成的呢？菊花团队成员、南农大园艺学院陈素梅教授告诉记者，团队首创了基于控制授粉、胚珠拯救和杂种多色基因组原位杂交鉴定的菊花属间抗性种质创制技术，建立了以远缘杂交和分子育种相结合的菊花育种新技术体系，大大提高了菊花抗性育种效率。 在南农大湖熟菊花基地，菊花颜色各异、形态万千，圆球型的绿菊翠色欲滴，大的似乒乓、小的像蜂窝；“风车”菊花突破了传统菊瓣的细长卷丝，一瓣儿一瓣儿笔挺挺的，像是从花芯处伸出来的小勺子；还有的单朵菊花上就汇聚了好几种颜色，不仅花瓣、花蕊颜色不同，就连一个花瓣上还渐变出几种颜色。 目前，团队已经创制抗蚜、耐寒等远缘杂种200余份，突破了抗性和花色、花型、株型等性状的综合改良，率先育成绿色、乒乓型和风车型等优质高抗新奇特菊花新品种49个，这些抗性新品种的推广应用，不仅大大降低了生产成本、减少了农药使用，还能延长花期、拓展菊花的种植区域，推动了我国菊花品种更新和产业升级。 花开客来 精准扶贫安上“引擎” “大田栽秧行对行，我在田坝栽花秧……”这是三年前，贵州麻江县高枧村村民易芙蓉编唱的山歌，作为南京农业大学的定点扶贫县，学校的特色学科资源陆续被引进到这里落地开花。60多岁的她，之前未参加过任何工作，现在扛着锄头在自家门口就能种植菊花，一个月能拿2000多元的收入，拿到工资的第一个月就跑去县城，花500多元给自己买了生平最贵的几件新衣裳。 如今的麻江菊花不仅装点了农户的门面，为贫困户摘去了多年的“帽子”，还绽放到了更加广阔的天地，在麻江县宣威镇“药谷江村”，近千亩、350个品种的菊花被引进栽种，在当地特有的梯田，满园香艳、错落有致。 2016年以来，南京农业大学菊花团队将先进的农业技术、科研成果和管理经验纷纷“嫁接”到麻江，不断加强菊花品种改良，通过种植一片菊花，发展一个产业，链接了一批农户，富裕了一方百姓。 据了解，自菊花园开园以来，“贵州麻江品菊季”累计吸引游客近70万人次，带动旅游综合收入近1.2亿元。 这一场美丽的“菊花扶贫”，不仅通过景村联动，带动农户分享“红利”，还激活了农家庭院经济和传统农业消费的“提档升级”，整个品菊季期间，花生、红薯、新米、小米、党参、野菜等当地农产品都在景区外的脱贫集市上找到了不错的销路。客人来到菊园，也带“火”了附近村民的庭院。在外创业多年的李金胜投资80万元修起一幢吃住一体的特色农家乐，仅有244户的卡乌村，已经营起7家吃住一体的农家乐。 菊花团队成员、南京农业大学管志勇教授说，“不仅在贵州麻江，在青海乌兰、在湖北麻城、在陕西商洛，通过品种和技术带动产业，菊花犹如动力‘引擎’，为精准扶贫插上了经济腾飞的翅膀。” 花开富民 接“二”连“三”产业兴 菊花团队成员、南京农业大学房伟民教授告诉记者，菊花观赏性高、开花晚、花期长，在相对寂寥的秋冬季节是不可多得的观赏花种。南京农业大学湖熟菊花基地将传统的菊展与乡村休闲旅游结合，打造特有的“菊花经济”模式，从2013年开始，在湖熟，每年有数十万游客前来赏菊，拉动了周边旅游、餐饮、零售、农副产品等行业。据地方政府统计，基地今年参观人数达55万人，为老百姓和地方经济创造收益5200万元。 南农选育的菊花新品种观赏性好、抗性强，在长江中下游地区，种苗种植后一般3个多月就能开花，按照房伟民教授的话，就是“当年建设、当年见效”，2017年，在浙江金华，4月份征集的土地，10月份就实现了菊花园对外开放，其中1个周末就迎来了10多万人次的参观游览。 如今，“菊花主题休闲旅游模式”辐射全国，在江苏淮安和射阳、安徽滁州、浙江金华和南浔、湖南临湘、陕西鄠邑区、江西南昌、深圳等地，南农大与地方政府或企业合作，形成以菊花新品种展示、菊花文化传播为主，结合农产品展销的休闲旅游农业模式，打造了一张亮眼的“金”字招牌。 在躬耕观赏菊的育种栽培外，团队还致力于菊花功能性系列产品的开发。鲜食花朵、泡大朵的苏菊、吃一桌“全菊宴”，这些在陈发棣眼中已经是“过去式”了，“我们正在积极选育可以吃‘叶子’的菊花品种，既能清炒，也能烧汤，还能炸天妇罗！” 从观赏型菊花，到茶饮型、食用型、药用型菊花，团队每年都能在菊花的产业链条上翻出新的花样，陈发棣说，市场经济环境下，农业价值需要通过二、三产业来提升，只有将一、二、三产业有机融合，才能实现农产品的高附加值，才能让更多百姓受益。 除了“墙”外飘香，小小的菊花也在校内牵起了学科链，“墙”内开花。2015年，由南农大科研院牵头，集结了学校相关特色优势学科，重点孵化“菊花产业链项目”。团队与工学院合作，开发水肥一体化控制系统，通过机械化实现菊花的轻减栽培；与信息院合作，制作菊花小百科，二维码一扫，就能识别上千种菊花。 南农“金”菊一头搭起了扶贫桥，结出了富民果；另一头则连接了二、三产业，延展了产业链。在陈发棣看来，高校的科研工作要为社会服务做好科技备书，在为贫困地区搭好脉、当好医的同时，要为现有产业按上“引擎”，延伸“链条”。

2011年，张绍铃团队破解梨树自花授粉不结实的产业问题，梨自花结实性种质创新与应用成果获得国家科技进步二等奖；2012年，完成梨的全基因组精细图谱绘制；2008年至今，担任...

周明国教授团队“三”获国家科技进步奖一场全面打响的粮食保卫战 在南京农业大学植物保护学院周明国教授的办公室书架上，两本鲜红的证书格外醒目，那是周明国教授团队分别于2010年和2012年获得的国家科技进步二等奖。 今年，周明国教授团队的“创制杀菌剂氰烯菌酯选择性新靶标的发现及产业化应用”再次捧得2018年国家科学技术进步二等奖。他书架上虚位以待的位置，将被第三个沉甸甸的“国奖”证书填满。 这一次，他的团队研究发现了极其重要的杀菌剂新靶标——肌球蛋白，揭示了自主研发的新型农药氰烯菌酯的作用靶标和选择性遗传基础，探明了肌球蛋白药敏性分化及抗药性风险，研发了稻麦镰刀菌病害安全高效防控新技术，创新了技术推广策略，提高了农药创制和镰刀菌病害及毒素控制的科技水平。可谓全面打响了一场坚实的粮食保卫战。 “知己知彼，百战不殆”：三中“国奖”的绝密“兵法” “我是研究农药和植物病害防控的。”周明国毫不避讳他的研究方向：“听到‘农药’两个字，老百姓常常胆战心惊，谈‘药’色变。不过我有信心，我们研制的农药比有的医药还要安全。” 农药一般是指在农业生产中，为保障、促进植物或农作物健康成长，所施用的杀虫、杀菌和除草的一类药物统称，特指在农业上用于防治有害生物以及调节植物生长的药物。 周明国专注研究的农药就是属于其中杀菌剂的范畴。 既然要“杀”的是一种“菌”，那么是什么菌？它们“顽固”在哪里？为何让周明国团队数十年如一日，誓与它们“一决高下”？ 上世纪70年代中期，一场突如其来的小麦赤霉病害席卷长江中下游和淮河流域，导致当时的小麦几乎颗粒无收。“我的家人吃了自己种的小麦都会莫名其妙的呕吐。”时隔40多年，周明国依然对当时小麦赤霉病对产量和人的健康危害记忆犹新。 小麦赤霉病又名麦穗枯、烂麦头，是由一类叫做镰刀菌的真菌侵染危害的，不仅可造成小麦20%-50%以上的大幅减产，流行时甚至绝收，还会让“生病”的小麦含有病菌毒素等有害物质，严重危害人畜健康，使小麦完全失去食用和饲用价值。 1982年，周明国从南京农学院植保系（现南京农业大学植保学院）毕业并留校工作。从那时起，他就开始了病害防控和杀菌剂研究，誓要打赢这场旷日持久的粮食保卫战。 既然是一场恶战，就必须先有缜密的“兵法”。 知己知彼，百战不殆。就是周明国团队信心十足对付“敌人”镰刀菌的“兵法”。 初步探明“敌人”活动的基本情况，研发有效的武器和作战方案，是2010年周明国团队以第二完成单位获得国家科技进步二等奖的项目——“小麦赤霉病致病机理与防控关键技术”完成的主要任务。在这一阶段，团队不仅发现了导致小麦赤霉病的“罪魁祸首”——一类叫做“镰刀菌”的微小生物，还对其致病机理、流行规律及防治方法“尽在掌握”。 就这样，团队漂亮地打响了大战前夕“知彼”的第一炮。 此后，一种名叫“多菌灵”的杀菌剂不仅被用来对付镰刀菌，防治小麦赤霉病和水稻恶苗病，还被广泛用于其他多种作物病害防治。然而不久，局部地区相继爆发了可怕的重大粮食作物抗药性灾害。 “病菌在面对化学武器长期绞杀的过程中，也在不断演化，形成了应对‘多菌灵’的抗性变异群体。”周明国说，这样一来，原有的杀菌剂非但没能让镰刀菌“滚蛋”，反而让小麦和水稻的病情恶化，甚至刺激病菌产生更多的DON毒素。 如今，周明国的研究已充分证明，40多年前让家人呕吐的就是这种名为DON的毒素，它不仅导致作物病害，更会严重危害人体健康。 果然，此后作物病害的发展态势正如他所担心的那样愈演愈烈——找不到解决方法的种植户，只能盲目增加农药用量，混用各类农药。抗药性灾害就这样持续恶化，病害发生愈加严重，药害、农药残留、环境污染和作物毒素含量成倍增长等问题层出不穷。 对此，周明国团队始终忧心忡忡。 终于，在两年后的2012年，课题组找到了“多菌灵”在这场防治战役中屡战屡败的原因，让课题组更加“知彼”。 那一年，周明国以第一完成人的身份再次获得国家科技进步二等奖。其成果“重要作物病原菌抗药性机制及监测与治理关键技术”，探明了水稻恶苗病、油菜菌核病和小麦赤霉病菌等作物病原菌抗药性的发生、发展规律，研发了快速诊断技术，一步步摸清了“敌人”对付传统农药“多菌灵”的惯用“伎俩”，并研发出了新式“武器”。 “这是一种具有自主知识产权、专门对付镰刀菌的‘新武器’！”周明国说，他们发现，这种叫做“氰烯菌酯”的武器，在防治小麦赤霉病方面的威力不仅高于“多菌灵”3倍，用药量还可减少一半以上，更能降低小麦谷粒中90%的镰刀菌毒素，对动植物和环境微生物特别安全。 有“利器”在手，周明国团队又迈出了“知己”的一大步。 “擒贼先擒王”：更精准“靶标”的发现 有了“新武器”的助力，在2012年以后的全新攻关周期里，周明国团队开始着眼于“训练”如何让“氰烯菌酯”杀菌的“枪法”更为精准。 经过无数次的试验，他们终于又有了新的收获。 “我们发现杀菌剂极其重要的新靶标——肌球蛋白-5。”这是一种生命体活动中不可或缺的生物大分子，已被国际杀菌剂抗性行动委员会（FRAC）认定分类为全新的选择性杀菌剂新靶标——马达蛋白。顾名思义，这一类靶标其具有“马达”般的超强活力，在细胞营养运输中具有提供能量的关键作用，是病菌体内当之无愧的“王牌”蛋白。 “这就如同汽车的引擎，能给汽车前进的充足马力。”而更让周明国团队兴奋的是：“它正是我们的新式武器‘氰烯菌酯’所要攻击的靶标！” “如果引擎被击穿，汽车还能开吗？”周明国比喻道，作为镰刀菌运输营养的“马达”，一旦被氰烯菌酯“瞄准”击破，镰刀菌必被“一枪毙命”！可谓“擒贼先擒王”。 为了让氰烯菌酯能像巡航导弹一样的精准发射、百发百中，周明国团队经过进一步深入研究，发现肌球蛋白-5特定的第216、217、418和420位氨基酸残基正是它的关键位点。也就是说，团队探明了肌球蛋白的致命“软肋”，只要研发的杀菌剂能够瞄准这些致命“靶心”，镰刀菌一定“在劫难逃”。 “我们的成果未来甚至可以被进一步开发，用于治疗由镰刀菌引起的人类疾病。”周明国说，肌球蛋白药物靶标的发现，不仅为农用杀菌剂的研发提供了选择性新靶标，还为新医药的开发提供了有效参考。 “缓兵之计”：延缓镰刀菌抗药性发展 但是，即使有了精良的“武器”，掌握了敌人的“软肋”，也并不意味着能“一战而定”。 这是因为肌球蛋白的结构总是在不断变化的。它甚至在不同生物体中、不同时间阶段的呈现结构都会不尽相同。 事物总是具有其两面性。从农药安全角度上看，多变的肌球蛋白具有高度的选择性，对其他生物特别安全；但从另一个角度看，它也会利用自己“百变”的特性，不断改变之前曾与药剂完美对位的“靶位”结构，躲避打击而产生抗药性，让药剂效果丧失殆尽。 “如果长时间使用同一种杀菌药剂，必然又会产生新的抗药性。”周明国解释道：“‘多菌灵’会使镰刀菌产生抗药性，‘氰烯菌酯’也会产生同样的问题。” 所以，他的团队未雨绸缪，对“敌人”保持警惕，探明肌球蛋白变异规律和性质，力争把镰刀菌再次产生抗药性的周期拉长，为研制更加精良的“武器”腾出时间。 “这也是一种缓兵之计。”周明国说。 周明国团队进一步探明了肌球蛋白-5对药物敏感性的分化机制，发现其至少有12个氨基酸残基可发生不同水平的抗药性变化，揭示了各位点变异频率和抗性风险。 团队还特别研制了“组合型武器”。这些“武器”可以根据不同生态区域病害发生的特征和抗药性发展的风险，同时攻击不同靶位。核心药剂“氰烯菌酯”与戊唑醇等药剂的4种增效组合杀菌剂获得了国家农药正式登记，它们同时具有防治多种病害、延缓抗药性、降低毒素等作用，而且用药量还比“多菌灵”减少60%。 这种氰烯菌酯抗性治理策略也被FRAC高度认可，将其作为合理应用肌球蛋白抑制剂的科学依据。 摸清了规律，研制了新药，就要让实验室里的科研成果实实在在地“落地”。 单碱基变异的抗药性LAMP简便、快速诊断技术的发明，实现了抗药性实时高通量检测，使团队的这一愿望变成了现实。 团队首先在多菌灵和咪鲜胺抗性发生严重的地方进行成果推广和应用。他们采用LAMP检测法，在田间地头随时随地进行监测，短短4-5个小时就能让老百姓看到监测结果。 有了大量真实的药敏性检测数据，再让新的组合武器“闪亮登场”，一旦药效与“多菌灵”形成鲜明对比，种粮老百姓必然对周明国团队的最新成果“心服口服”。 “这种推广的新策略的确发挥了很好的示范效应。因为这建立在我们对新式‘武器’氰烯菌酯的各种技术参数了熟于心的基础上。我们可以游刃有余地对付带有抗药性的各类顽固‘敌人’，而绝不是空喊口号。”周明国说，仅在近3年，团队已在病害发生最为严重的10个省份推广肌球蛋白抑制剂系列产品，防控小麦赤霉病和水稻恶苗病9000多万亩，减少用药4650吨，减损粮食340万吨，降低麦粒真菌毒素含量85%，保证了粮食品质，减少经济损失220多亿元，使之成为防治赤霉病和恶苗病家喻户晓的首选技术，实现了社会效益和经济效益双丰收，促进了乡村振兴和绿色发展。 “有了对付敌人的先进武器，并不意味着能高枕无忧。”周明国透露说，尽管采用了延缓氰烯菌酯抗性的应用技术，但是抗药性迟早还会卷土重来。 刚刚从领奖台上走下来的周明国团队，已经踏上了这场粮食保卫战的新战场。他们得争分夺秒，力争在“缓兵”期内，研发出更加先进的颠覆性“新武器”。 周明国感慨，这场恶战还将持续下去。