自古以来，我国都是世界上最大的农业大国，小麦作为我国重要的粮食作物之一，其产量和品质直接关系到国家粮食安全和人民生活的稳定。然而，小麦叶锈病作为一种由小麦叶锈菌引起的真菌病害，严重威胁着小麦安全生产。该病害通过感染小麦叶片，导致叶片枯黄、早衰，严重时可造成小麦减产30%以上，甚至绝收。近年来，随着全球气候变暖，小麦叶锈病的发生和流行趋势愈发严峻，已成为我国华北及黄淮麦区的重要病害之一，对小麦生产构成了巨大影响。
面对这一难题，河北农业大学植物保护学院的李在峰教授，以其卓越的科研能力和不懈的努力，在小麦抗叶锈病研究领域取得了突破性进展。他带领团队成功克隆了多个小麦抗叶锈病基因，特别是Lr13基因的克隆，这是国内克隆的第一个小麦抗叶锈病基因。他的研究不仅为揭示小麦抗叶锈病的分子机理，还为抗病育种提供了重要的基因资源和理论支持。他的科研成果对我国小麦叶锈病控制做出了重要贡献，对于提升小麦抗病能力、保障粮食安全具有重大的科学意义和实际应用价值，为我国小麦抗病育种和农业生产注入了新的动力。
扎根小麦抗病研究 破解叶锈病防控难题
小麦叶锈病是一种全球性小麦病害，是由小麦叶锈菌引起的真菌病害，在许多国家的不同小麦主产区均有不同程度的发生，也是影响我国小麦生产的重要因素之一。近年来，小麦叶锈病已成为华北及黄淮麦区的重要小麦病害，随着全球性气候变暖，未来的温湿度条件可能会更容易引起小麦叶锈病的发生和流行。利用抗病品种是防治小麦锈病最为经济有效且绿色安全的途径。我国虽拥有丰富的小麦种质资源，但对大多数品种所含有的抗病基因缺乏了解，严重限制了我国小麦抗病遗传育种工作的发展。
因此，从小麦品种中鉴定、克隆抗病基因并开发其紧密连锁的分子标记，是抗病品种选育和基因聚合的关键。国内外已正式命名了85个小麦抗叶锈病基因，这些基因多为小种专化抗病基因。然而，由于叶锈菌小种的毒性变异频繁，许多抗病基因逐渐失效，随着叶锈菌小种的毒性变异，小麦品种易丧失抗病性，这使得抗病育种工作面临巨大挑战。目前只有少数基因为有效抗病基因，因此研究小麦抗锈病遗传规律，不断发掘和克隆小麦抗锈病基因对减轻我国小麦锈病危害和抗病育种具有重要意义。
正是在这样的背景下，李在峰开始了他的小麦抗叶锈病研究之旅。作为河北农业大学植物保护学院的教授和博士生导师，他长期致力于小麦抗叶锈病基因的定位、分子克隆及其抗病机理的研究。他深知，只有通过深入研究抗病基因，才能为小麦抗病育种提供坚实的理论基础和优质的基因资源。为此，他带领团队搜集了来自国内外的1510份小麦材料，包括生产栽培品种、农家种、国外引进材料和部分高代品系，系统开展了抗叶锈病鉴定和分子标记检测工作。
李在峰针对上述这些材料进行苗期、成株期抗叶锈病鉴定和分子标记检测，明确了其携带的抗叶锈病基因，为进一步抗病基因布局和培育持久抗性品种奠定理论基础和提供优质抗源;同时筛选了部分成株抗性好的品种(系)进一步构建分离群体和自然群体，对其中所携带的抗锈病基因进行定位，挖掘新的抗病基因位点;最后针对其中部分具有效抗性且对农业生产有重要意义的优良基因构建作图大群体进行基因克隆和功能验证。该研究将为小麦抗病基因的聚合和持久抗病品种的培育奠定了理论基础，并提供了优良基因资源。
迄今为止，李在峰负责主持和参与了多项国家级和省部级科研项目，包括国家自然科学基金国际合作项目、面上项目、省自然科学基金，以及国家948项目和国家重点研发计划等20多项课题。这些项目为他的研究提供了坚实的支持，也使他在小麦抗叶锈病领域不断取得突破。
近年来，李在峰的研究也是屡获荣誉：以第一完成人获2024年河北省自然科学二等奖，另以参加人获河南省科技进步一等奖和河北省自然科学三等奖各1项，此外还获2016年庄巧生小麦贡献奖青年奖，2023年荣获国际玉米小麦改良中心杰出校友奖等等。这些荣誉奖项是对他研究工作的认可和肯定，于他而言，他对科研的重视高于个人荣誉的积累，“以解决问题为核心，以服务农业为宗旨，通过持续的高水平研究推动领域进步”，才是他开展科研的初心。
创新科研结硕果 引领小麦育种新方向
厚积薄发显成效，硕果累累促发展。常年扎根领域深研，凭借自身的努力和坚持，李在峰在小麦抗叶锈病研究中的成果可谓丰硕。近年来，他带领团队在小麦抗叶锈病基因的鉴定、定位和克隆方面取得了一系列重要进展，这些成果不仅具有重要的科学价值，还为我国小麦抗病育种提供了宝贵的基因资源。
李在峰教授介绍，要解决小麦叶锈病问题，必须从基因层面入手，挖掘和克隆抗病基因。为此，他带领团队开展了大规模的小麦种质资源筛选工作，通过对1510份小麦材料的系统鉴定，明确了764份材料中携带的26个抗叶锈病基因，并筛选出725份具有成株抗性的小麦品种，为后续的抗病基因定位和克隆奠定了坚实基础。
此外，他们还利用16个分离群体和2个自然群体，在21条染色体上定位到58个叶锈病成株抗性位点和43个条锈病成株抗性位点，其中18个抗叶锈位点和13个抗条锈位点为新发现。这些新基因的发现极大地丰富了我国小麦抗病基因资源库，为培育持久抗性小麦品种提供了重要基因资源。
在小麦抗病基因研究中，基因克隆一直是一个技术难题。李在峰在国际上首次采用图位克隆和MutRenSeq技术相结合的方法，成功克隆了小麦抗叶锈病基因Lr13。该基因全长23121bp，是目前克隆的最长小麦抗病基因。2021年，这一研究成果发表在植物学权威期刊Molecular Plant上，标志着我国在小麦抗叶锈病基因克隆领域取得了重要突破。Lr13是国内克隆的第一个小麦抗叶锈病基因，Lr13基因的克隆不仅为小麦抗病育种提供了新的工具，还为解析小麦抗病分子机理奠定了基础。
李在峰团队还建立了“小麦基因图位克隆结合MutRenSeq”技术体系，显著提高了小麦抗病基因克隆的效率，突破了长期以来制约小麦抗病基因克隆的技术瓶颈。这一技术体系的成功应用，不仅为小麦抗病基因研究提供了新的方法，也为其他作物的抗病基因克隆提供了借鉴。
李在峰的研究不仅注重理论创新，更强调科研成果的实际应用。他的研究成果不光存在于实验室里，还广泛应用于实际生产中。他们克隆的Lr13基因现已被我国多个主栽小麦品种或骨干亲本(如周8425B等周麦系列品种)所携带，这表明该基因已在我国小麦育种中发挥了重要作用。此外，李在峰团队的研究成果还为抗病品种的合理布局提供了科学依据，有助于减轻小麦叶锈病的危害。
2024年4月，李在峰主持的“小麦抗叶锈病新基因的挖掘、定位和克隆”项目通过了成果鉴定。以植物病理学家、中国工程院康振生院士为组长的成果评价委员会对该成果给予了高度评价，认为该成果针对小麦叶锈病逐年加重、关键抗病基因缺乏等科学问题，围绕小麦抗叶锈病新基因的鉴定、定位和克隆开展了深入系统研究，取得一系列创新性成果，具有重大的科学价值和应用前景，整体达到了国际领先水平。
目前，李在峰共发表学术论文100余篇，其中以第一作者或通讯作者发表SCI文章50余篇;他发现和命名的7个新的小麦抗叶锈病基因，均编入了各年新增的小麦基因目录。他在小麦抗叶锈病研究领域的卓越贡献，不仅推动了小麦抗病育种的科技进步，也为保障国家粮食安全提供了重要保障。他表示，今后将继续致力于小麦与锈菌互作的分子机理及抗病信号分子传递途径的研究，进一步解释持久抗性的分子机理，为彻底控制小麦锈病提供理论基础。
李在峰的科研之路，是一条充满挑战与创新的道路，也是一条为农业发展和粮食安全保驾护航的光辉之路。未来，他将继续深耕小麦抗叶锈病研究，发挥他的智慧和力量，取得更多科研成果，助力小麦抗病遗传育种工作的发展，守护我国小麦生产的绿色未来。(文/丁旭)
