防治“作物癌癥”的植物醫(yī)生
——記中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所所長周雪平

說起“病毒”，我們并不陌生，但人們往往并不清楚病毒的真面目是什么。從命名病毒至今，100多年來無數(shù)學(xué)者為之前赴后繼，希望能夠全面認(rèn)識病毒的本質(zhì)。周雪平就是他們中的佼佼者。不過，他專攻的不是動物病毒，而是植物病毒。經(jīng)過30年的不懈努力，周雪平帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)圍繞作物病毒致病機(jī)理與病害防控取得了開創(chuàng)性成果。他瞄準(zhǔn)前沿，發(fā)現(xiàn)雙生病毒種間基因組重組可以產(chǎn)生新病毒，明確了雙生病毒及衛(wèi)星DNA在致病中的作用及致病機(jī)理，發(fā)現(xiàn)雙生病毒與傳毒介體煙粉虱之間存在互惠關(guān)系并闡明了互惠關(guān)系的分子機(jī)制；他立足生產(chǎn)，制備了40多種重要作物病毒的單克隆抗體，創(chuàng)制了病毒快速檢測技術(shù)及檢測試劑盒并已廣泛應(yīng)用于作物病毒病的早期診斷、監(jiān)測預(yù)警與防控，為健康種苗生產(chǎn)、病毒病預(yù)測預(yù)報(bào)和科學(xué)使用農(nóng)藥提供了關(guān)鍵技術(shù)；他為人師表，培養(yǎng)了一批植物保護(hù)學(xué)科的學(xué)術(shù)骨干，為我國植物保護(hù)學(xué)科建設(shè)和事業(yè)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。

瞄準(zhǔn)前沿 攻克雙生病毒致病機(jī)理

作物病毒病素有“作物癌癥”之稱。由于缺乏有效的抗性資源和防治方法，作物病毒病害每年對農(nóng)作物生產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)1000多億美元。全世界已知的植物病毒約1200多種，而雙生病毒約占植物病毒的三分之一。隨著世界貿(mào)易日趨頻繁，雙生病毒及其傳播介體煙粉虱在世界各地不斷擴(kuò)散并在全球急劇蔓延，造成的危害呈逐年加重趨勢，并在全球多種作物上造成毀滅性危害，引起了廣泛關(guān)注。針對雙生病毒病害控制的重大需求，周雪平領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)對我國雙生病毒變異進(jìn)化規(guī)律以及病毒致病機(jī)理等開展了系統(tǒng)研究，相關(guān)研究獲2014年國家自然科學(xué)二等獎。

周雪平在田間調(diào)查

準(zhǔn)確掌握田間雙生病毒的發(fā)生動態(tài)、流行規(guī)律、變異進(jìn)化進(jìn)而明確致病機(jī)理，是制定安全、高效的雙生病毒防控策略的關(guān)鍵。周雪平首先對從全國27個(gè)省、市、自治區(qū)采集的病毒進(jìn)行了測定，發(fā)現(xiàn)雙生病毒已在22個(gè)省、市、自治區(qū)存在，其中15個(gè)省、市、自治區(qū)危害嚴(yán)重。通過測定病毒的全基因組序列，發(fā)現(xiàn)中國有41種雙生病毒，其中31種是雙生病毒新種。他發(fā)現(xiàn)，雙生病毒的復(fù)制缺乏忠實(shí)性和保真性，病毒基因組可快速變異并形成異質(zhì)種群，使病毒適應(yīng)外界新環(huán)境。我國雙生病毒存在著非常多的復(fù)合侵染，病毒復(fù)合侵染以后，造成病毒基因組之間互相重組產(chǎn)生新病毒，由此明確了我國雙生病毒種類多的原因。明確了我國雙生病毒的侵染循環(huán)特征，它們主要通過煙粉虱在作物與作物之間以及雜草與作物之間傳播，因此提出了以“切斷病毒初侵染源、控制苗期侵染”為核心的雙生病毒病綜合防控技術(shù)，已在浙江、廣西和云南等地區(qū)示范推廣。還建立了作物抗雙生病毒的快速篩選技術(shù)，被全國多家單位用于抗病育種，并已篩選出一批抗病品系及品種。

很多雙生病毒伴隨有小分子的衛(wèi)星DNA，通過系統(tǒng)研究，周雪平發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星DNA編碼一個(gè)致病基因。除了致病作用外，衛(wèi)星DNA還能抑制植物抵御病毒侵染的防衛(wèi)系統(tǒng)——RNA沉默，從而促進(jìn)雙生病毒的侵染。為了對抗衛(wèi)星DNA編碼的毒蛋白，植物編碼了激酶和E3連接酶等蛋白并通過磷酸化和泛素化病毒毒蛋白而減弱其對植物的毒害。他將雙生病毒形象地比喻成“導(dǎo)彈”、植物比喻成“導(dǎo)彈防御系統(tǒng)”，病毒“導(dǎo)彈”要克服植物“導(dǎo)彈防御系統(tǒng)”，當(dāng)病毒突破植物“導(dǎo)彈防御系統(tǒng)”后，植物又會利用其編碼的蛋白來對抗病毒“導(dǎo)彈”。周雪平的發(fā)現(xiàn)為該類病害防控提供了新思路和新靶標(biāo)。

雙生病毒在自然界由煙粉虱傳播。在顯微鏡下可以明顯看到煙粉虱長有一對翅膀和尖尖的嘴。當(dāng)煙粉虱將嘴刺入植物的一瞬間，雙生病毒就會順勢進(jìn)入植物體內(nèi)。周雪平與昆蟲學(xué)家合作，發(fā)現(xiàn)B型煙粉虱取食帶有雙生病毒的植物后，其“傳宗接代”能力就異乎尋常得強(qiáng)。為了厘清雙生病毒如何使植物在短時(shí)間內(nèi)就失去抵抗煙粉虱的能力，他們選擇了一種名叫中國番茄黃曲葉病毒的雙生病毒開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。他們先制作了一張“基因表格”，上面放置了煙草植株目前所能找到的抗性相關(guān)基因，然后觀察植物感染病毒后相關(guān)基因的表達(dá)變化以及抗性相關(guān)物質(zhì)的代謝變化。通過數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)雙生病毒侵染植物后，抑制了植物茉莉酸防御信號途徑相關(guān)基因的表達(dá)，降低了植物中茉莉酸的滴度，從而降低了植物抵抗煙粉虱的能力。這是學(xué)術(shù)界首次從生理和分子水平揭示媒介昆蟲與病毒之間通過植物介導(dǎo)形成互惠關(guān)系的機(jī)制。由于茉莉酸廣泛存在于高等植物中，且是介導(dǎo)抗蟲性的重要激素，因此，這些發(fā)現(xiàn)不僅深化了病毒、媒介昆蟲、植物三者互作關(guān)系的認(rèn)識，而且為探索利用植物抗性防治媒介昆蟲和植物病毒提供了新思路。

立足生產(chǎn) 控制作物病毒危害

目前，世界上尚無對植物病毒有高效治療作用的抗病毒劑。國際上均采用早期監(jiān)測與防控的方法減輕病毒病的危害，如應(yīng)用無病毒種子、種苗等，而早期監(jiān)測與防控的核心就是病毒檢測技術(shù)。作為水稻產(chǎn)業(yè)體系的崗位科學(xué)家，周雪平負(fù)責(zé)我國水稻病毒病防控技術(shù)研究。他研制了針對水稻條紋病毒、南方水稻黑條矮縮病毒、水稻黑條矮縮病毒、水稻齒矮病毒和水稻矮縮病毒等病毒的特異性單克隆抗體，并開發(fā)了檢測水稻和介體中病毒的免疫學(xué)快速檢測試劑盒，對介體帶毒檢測周期縮短至3小時(shí)，靈敏度達(dá)到1:1600，準(zhǔn)確率提升到99%。試劑盒普及應(yīng)用至縣級農(nóng)技部門，使實(shí)驗(yàn)室技術(shù)應(yīng)用到了田間地頭。依據(jù)介體帶毒率和數(shù)量，構(gòu)建病害中長期預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)了病害的早期預(yù)警和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。上述技術(shù)被全國農(nóng)技推廣服務(wù)中心在我國稻區(qū)普遍推廣，有效預(yù)測了病毒病的發(fā)生動態(tài)，提高了病毒病防治的有效性，為病害防控的綠色治理提供了重要支撐。相關(guān)研究獲2016年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。

周雪平還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)制備了40多種侵染小麥、玉米及其他重要經(jīng)濟(jì)作物的病毒單克隆抗體，并開發(fā)出病毒快速檢測試劑盒，因特異性好、靈敏度高，試劑盒已廣泛應(yīng)用于我國作物病毒病的早期診斷、監(jiān)測預(yù)警與防控，為健康種苗生產(chǎn)、病毒病預(yù)測預(yù)報(bào)和科學(xué)使用農(nóng)藥提供了關(guān)鍵技術(shù)。

為人師表 培養(yǎng)植保學(xué)科英才

在攀登科研高峰的同時(shí)，周雪平時(shí)刻不忘言傳身教，大力培養(yǎng)青年科技人才。他始終以身作則、為人師表，將愛崗敬業(yè)、樂于助人、勤奮刻苦、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神在身體力行中感化學(xué)生，讓學(xué)生們明白做人、做學(xué)問的道理。他諄諄教導(dǎo)學(xué)生要愛國、愛人民，以振興中華為己任，學(xué)會寬容、學(xué)會感恩，并經(jīng)常用“責(zé)任心、信心和盡心”教誨學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生多一點(diǎn)靜氣、多一點(diǎn)陽光心態(tài)、多一點(diǎn)和諧的處世方式，還注重培養(yǎng)學(xué)生良好的人格。他共指導(dǎo)博士后15名、博士生75名，碩士生38名，指導(dǎo)的學(xué)生中有1人獲長江特聘教授、1人獲國家杰出青年基金、1人入選中組部青年拔尖人才支持計(jì)劃、3人獲國家優(yōu)秀青年基金、1人獲全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文、3人獲優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名，為植物保護(hù)學(xué)科培養(yǎng)了一批學(xué)術(shù)骨干。

周雪平還注重學(xué)科建設(shè)，共同主編的英文專著Current Research Topics in Plant Virology由Springer出版社出版。作為副主編，協(xié)助主編謝聯(lián)輝院士編輯出版普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材《植物病毒學(xué)（第三版）》和國家精品課程配套教材《普通植物病理學(xué)》，作為共同主編編輯出版普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材《植物病理學(xué)》。