4月出版的《植物病理学报》以封面文章的形式刊载了张慧杰团队的研究结论,认为“铃叶比失调是红叶茎枯病主要病因,”也就是说,长叶子还是长棉铃,决定了红叶茎枯病的发病率。
为了解科研追本溯源的过程,科技日报记者日前采访了张慧杰,讲述其团队摆脱“迷雾”,探得正路的历程。
经年试验,拨开假说重重“迷雾”
说它是百年科学谜题,一点也不夸张。张慧杰说,152 0173 3840年国外首次报道以来,国内外围绕其发病原因、病株的化学成分、解剖与色素分析,一些棉花品种对病害的不同表现,棉田耕翻深度、播期、灌溉次数及氮肥用量对病害的影响等展开了大量研究,但科学界始终没有达成共识。
实际上,红叶茎枯病的病因曾存在4种假说:昆虫为害;侵染性病害;土壤、气候与耕作条件不适;和矿物质失调(土壤缺镁或缺钾)。其中,第1种和第2种假说早被否定,第3种内容宽泛,对病害的起因不能给予圆满解释,第4种长期占据统治地位,主导人们对病因的认识。
张慧杰对红叶茎枯病的前世今生了如指掌。1979年,红叶茎枯病“缺镁假说”被试验正式否定。1988年,又有人对缺钾提出异议,但没定论。 “2004年,我们所开始针对缺钾假说进行3年试验。在富钾棉田,播种前增施大量钾肥,生长期间又叶面喷施钾,结果表明:播前棉田大量施钾和生长期叶面喷 钾均未减轻红叶茎枯病。”2007年,相关论文在《中国生态农业学报》发表,推翻了统治半个多世纪的缺钾假说。
偶然发现,灵感“涌泉”挡不住
假说均不成立,病因又源自哪里呢?
“搞科研*累的不是辛苦,而是才起步看不到目标、没有思路之时。”张慧杰说,然而灵感来时,挡都挡不住。2005年他们路过夏县时,发现大片棉花的叶片都是红色,唯有少数几块棉田的叶子是喜人的绿色,走到盐湖区时又发现同样现象。
“万红丛中一点绿”引起了张慧杰的*大兴趣和探究之心。第二天,相关研究人员专程到棉田寻问,人家回答他们**的区别是6月份棉花蕾期,该浇水时误了浇水,造成大量蕾铃脱落。
20多天后,张慧杰又到全国棉花品种区域试验基地参观,发现这里红叶茎枯病害也很轻,询问原因,得知棉花未喷过延缓生长的缩节胺。
“巧了,这两个操作都是促进了棉花的营养生长,”张慧杰说,“我们就想到了病害发生与棉花库源的关系。”
张慧杰解释,作物的源是供能部位,如进行光合作用的叶子、吸收转化无机盐的根;库是指储能部位,如果实、种子、块根和块茎等。在现代作物栽培生理研究中,库源理论多用来研究作物产量。
“2008年,转基因抗虫棉占全国棉花面积的70%,红叶茎枯病发病更加频繁,在山西,发病面积占棉花总种植面积的90%,严重田块发病率逾95%。”张慧杰说,“这从一定程度上支持了我们的猜想。”
持续探索,十年解答百年疑题
有了思路就有了研究方向。
就棉花而言,可以简单地认为库是聚集大量营养物质的棉铃,而源主要是叶子。张慧杰认为,一百多年之所以没查到红叶茎枯病的病因,是由于学科不交融,“搞栽培学研究的人不涉及植物病理,病理学研究者只从传统的病害研究方法着手。”
“我们把作物栽培学和库源理论进行融合,在学科之间的边缘地带试探,坚持了10年,做了9项试验。”研究团队成员张战备说,*大的收获是在工作中敢于打破藩篱,站在全新角度思考问题。
10年时间里,张慧杰团队在无数块试验田里开展了多项试验,发现抗虫棉果枝节位低,现蕾开花早,前期结铃性强成铃率高,结桃集中,常因其生殖生长过早,而使营养生长受到抑制,因此易感红叶茎枯病。
“发力了生殖方向的生长,营养生长就跟不上,这样的棉花发病率高,”张慧杰说,棉株的病害严重度与其铃叶比呈高度正相关,“早熟品种开花期早,铃多叶少,病害发生重。”
张慧杰团队曾做过一个*端试验,让棉花只营养生长不生殖生长,见花蕾就剥掉,结果棉花长了2米多高,没有一株得红叶茎枯病。
“防控病害也有了针对性。”张慧杰说,实验表明,盛蕾期前气温是关键,提高气温促进棉花的营养生长,病情指数平均减少72.9%,棉花生物学产量平均提高123.8%;去蕾和推迟打顶均可降低棉花铃叶比,减轻病情。