人类赖以繁衍生息的重要粮油作物。但水稻恶苗病、小麦赤霉病和油菜菌核病等重大流行性真菌病害一直以来危害着水稻、小麦和油菜的生产。面对这些病害，农业科技工作者担负着责任，凭借着智慧，在粮食保卫战中夺取了胜利。我校植物保护学院周明国教授就是站在最前线的一员。
周明国教授团队自上世纪80年代中期开始，系统监测了我国水稻恶苗病菌、小麦赤霉病菌和油菜菌核病菌对多菌灵的抗药性发生态势，研究抗药性病原群体发展规律、抗药性机制以及检测与高效治理关键技术，并及时推广应用，为我国保持20年来没有发生重大抗药性病害流行，提高植物病害绿色防控和农药创制的科技水平作出了重要贡献。团队研究的“重要作物病原菌抗药性机制及监测与治理关键技术”项目凭借其重要贡献获得了“2012年度国家科技进步奖二等奖”。这份沉甸甸的荣誉彰显着农业的技术发展，更是对周明国团队最好的能力证明。
该获奖项目累计获授权发明专利11项、新品种1个和地方标准1项，研发并获国家登记的8个新产品/品种累计应用5.1亿亩次，挽回粮油损失1645万吨，增加社会效益128亿元，其中近3年增收31.2亿元。采访周明国本人，他如数家珍地介绍起这项钻研了20余年的研究成果。成果背后，闪耀着一份“嚼得菜根、做得大事”的勤勉与执著。
“落地”的研究一做就是二十多年
“科研就是要致力于解决生产问题，改善人类生活。”在周明国教授看来，科学研究贵在“落地”，能够解决实际问题，发表论文只是科研的副产品。“所以我们实验室的研究都是以问题为导向的。”
周明国教授眼中的大问题指的是水稻恶苗病菌、小麦赤霉病菌和油菜菌核病菌对多菌灵的抗药性问题。
自20世纪70年代初，多菌灵等苯并咪唑类高效、低毒、无公害选择性杀菌剂，广泛应用于多种真菌病害防治，为我国农作物高产、稳产作出了巨大贡献。然而，这些作用位点单一的高效选择性杀菌剂使用不久，许多国家就发生了抗药性病害突发性流行事件，不仅给农业生产造成重大损失，而且导致人们增加农药用量和盲目混用，进一步造成药害、残留等生产、环境和食品安全等重大问题。
为了尽快探明产生抗药性病害流行规律，自上世纪80年代中期开始，周明国及其团队扎根农田，20多年来，采集和检测了10多万份病原菌标本，在国内外率先探明了水稻恶苗病菌、小麦赤霉病菌和油菜菌核病菌的抗药性群体发展规律，对多菌灵的中、高水平抗药性是由单主效基因控制的质量性状，并通过田间试验研究发现，抗药性病菌发展成优势群体是我国局部地区“多菌灵”防治失败的根本原因，病原菌繁殖与变异的遗传基础、病害严重度和药剂选择压是影响抗药性群体发展的关键因子。
“我的春节是属于实验室的”
然而探明抗药性群体发展规律只是万里长征的第一步，只有探明抗药性发生机制才能实现抗药性早期预警和研发抗药性高效治理技术，但是摆在周明国教授团队面前的是10万份标本和一道道技术难关。
“没有办法，只有拼命干。很多年来，大年三十和初一都是在实验室度过，我的春节是属于实验室的。”说这话时，周明国的嘴角浮起一丝淡淡的笑容。
功夫不负有心人，周明国课题组经过长期艰难探索，利用多学科的传统和现代分子生物学技术，探明水稻恶苗病菌和油菜菌核病菌对多菌灵产生抗药性的机制，特别是成功发现了小麦赤霉病菌对“多菌灵”的抗药性基因——β2-微管蛋白基因，并通过无遗传标记的单核苷酸原位置换技术，指出了病原群体中存在该基因编码第17、167、198和200位氨基酸点突变的多种抗药性基因型，揭示了国际上历经40年未能探明的赤霉病菌抗药性特殊机制，同时还发现β2-微管蛋白基因发生抗药性变异会提高病菌毒素合成能力，加倍对小麦的镰刀菌毒素污染，危害食品安全。
由于病原菌具有繁殖速度快、群体数量巨大的特征，因此，研发病原菌抗药性监测和快速诊断及高通量检测技术是实现早期预警的关键。
周明国及团队建立了采样、分离、培养和在含药培养基上测量菌落生长速率的抗药性监测程序和简便方法，实现了高通量定时定量监测，准确率接近100%，同时也大幅提高了监测效率，传统技术鉴定菌株抗性至少需要4天时间，新的分子诊断技术只需4小时就可获得诊断结果，发明了引物碱基错配技术，实现了抗药性基因型的高通量检测，该技术可检测到病原群体中万分之一至十万分之一的抗药性基因频率，将检出灵敏度提高了100-1000倍。
正是基于这些技术，周明国教授团队先后向各级有关部门发布江苏、上海、安徽等地的抗药性赤霉病流行风险预警报告5次，避免了抗药性赤霉病大面积流行危害。
从科学中来，到实践中去
探明了抗药性病害流行规律，摸清了抗药性发生机制，战胜这些病害就有了理论依据，但是还需要在这些理论指导下，研发治理抗药性的实用技术。
1992年至2008年，周明国及团队依据抗药性病原群体发展规律及抗药性机制，结合化合物的生物学性质，开发了一系列抗药性高效治理新技术，团队基于化学结构与活性相关性的系统研究，发明了防治小麦赤霉病的“氰烯菌酯”原创性新型杀菌剂，氰烯菌酯抑制小麦赤霉病菌的活性高于传统农药多菌灵3倍以上，田间用药量可减少50%，减少小麦谷粒中的镰刀菌毒素污染90%，而且易降解、低残留，具有显著延缓小麦衰老和增产的作用。该产品自2007年产业化以来，在全国试验示范和大面积推广应用，被公认为目前防治小麦赤霉病和降低赤霉病菌毒素污染、保障小麦生产安全和食品安全最好的无公害杀菌剂。
在油菜菌核病菌抗药性治理方面，团队研发并组装了降低病害压力的栽培管理技术，研发了降低多菌灵选择压力的复配增效杀菌剂50%福菌核（福美双+菌核净）和50%福菌脲（福美双+异菌脲）可湿性粉剂及其配套使用技术，并实现了产业化。自2000年以来，两种新型复配杀菌剂在江苏和安徽抗药性病害重发区，累计推广应用8400多万亩次。
基于水稻恶苗病发生与流行的理论研究，提出水稻种子控温催芽和催芽至露白播种的配套栽培技术。同时，从工业消毒剂中筛选并先后研发出稳定性适度、用量极低的特高效（防效95%以上）、超广谱、无残留、毒性低、对种子特别安全的二硫氰基甲烷10%和4.2%乳油及5.5%可溶性乳油新制剂。近20年来，该杀菌剂已用于防治水稻恶苗病和干尖线虫病累计4亿多亩，有效控制了我国水稻种传病害的流行危害。
搞科研要有“想象力”
“科学研究其实和文学创作一样，也需要有‘想象力’。”这些贡献巨大的理论与技术创新成果，周明国教授归功于科研的“想象力”。周明国告诉记者，他休息的时候迸发出来的灵感，一般都会及时地记下来。探明抗药性机制及研发成功抗药性检测、治理技术都来自于“灵感”。
周明国说许多在离体下表现极高杀菌活性的化合物，因在生产上应用效果差而未能开发为农药，他想到如果探明并克服这些化合物在农业上应用的技术障碍，也许就能用于农业病害防治。他正是基于这一灵感，通过艰难探索终于发现了二硫氰基甲烷无法用于植物病害防治的原因是该化合物极易降解，稳定性差。令人欣喜的是，经过科学方法进行制剂加工，该化合物摇身一变，成了一款既实用又高效的新型农业杀菌剂，不仅稳定性适度，而且用量极少，每亩地用药只需0.1克，就能达到95%以上的防效，这一用量不足“多菌灵”的1/50。
周明国提到的科研要有“想象力”，对于科研人员来说也许并不新鲜。但是“想象力”总不是凭空而来，它来自于多学科知识和丰富实践经验的综合运用。
周明国说，在上大学之前，他具有多年的农业生产劳动和2年农技人员的宝贵经历，1990年和1993年又幸运地被欧盟分别列入“为中国培养100名博士后和跟踪培养25名重点人才”的计划，并在欧盟、联合国工发署及“中-法先进计划”资助下，先后在英、法、意等国进修分子生物学、生物化学、真菌遗传学和植物药理学，合作研究杀菌剂毒理和抗性机制。1996-1997年师从中国农业大学教授、中国科学院院士裘维蕃攻读博士学位期间，聆听了生物学各学科的10多位院士学术报告及许多现代技术革命和哲学讲座，工作中与国内外的广泛学术交流，这些都为他的科学研究奠定了坚实基础。
如果说，多元的知识结构、开阔的学术视野，是点燃周明国“想象”之火的干柴，那么，想象力之外，对待科研几十年如一日的勤勉与执著，最终铸就了这些成果。采访中令人感触最深的，便是周明国教授质朴的话语间所传递出“嚼得草根、做得大事”的坚持，以及“沉浸科研，万般艰辛不觉苦”的满足。
周明国教授团队自上世纪80年代中期开始，系统监测了我国水稻恶苗病菌、小麦赤霉病菌和油菜菌核病菌对多菌灵的抗药性发生态势，研究抗药性病原群体发展规律、抗药性机制以及检测与高效治理关键技术，并及时推广应用，为我国保持20年来没有发生重大抗药性病害流行，提高植物病害绿色防控和农药创制的科技水平作出了重要贡献。团队研究的“重要作物病原菌抗药性机制及监测与治理关键技术”项目凭借其重要贡献获得了“2012年度国家科技进步奖二等奖”。这份沉甸甸的荣誉彰显着农业的技术发展，更是对周明国团队最好的能力证明。
该获奖项目累计获授权发明专利11项、新品种1个和地方标准1项，研发并获国家登记的8个新产品/品种累计应用5.1亿亩次，挽回粮油损失1645万吨，增加社会效益128亿元，其中近3年增收31.2亿元。采访周明国本人，他如数家珍地介绍起这项钻研了20余年的研究成果。成果背后，闪耀着一份“嚼得菜根、做得大事”的勤勉与执著。
“落地”的研究一做就是二十多年
“科研就是要致力于解决生产问题，改善人类生活。”在周明国教授看来，科学研究贵在“落地”，能够解决实际问题，发表论文只是科研的副产品。“所以我们实验室的研究都是以问题为导向的。”
周明国教授眼中的大问题指的是水稻恶苗病菌、小麦赤霉病菌和油菜菌核病菌对多菌灵的抗药性问题。
自20世纪70年代初，多菌灵等苯并咪唑类高效、低毒、无公害选择性杀菌剂，广泛应用于多种真菌病害防治，为我国农作物高产、稳产作出了巨大贡献。然而，这些作用位点单一的高效选择性杀菌剂使用不久，许多国家就发生了抗药性病害突发性流行事件，不仅给农业生产造成重大损失，而且导致人们增加农药用量和盲目混用，进一步造成药害、残留等生产、环境和食品安全等重大问题。
为了尽快探明产生抗药性病害流行规律，自上世纪80年代中期开始，周明国及其团队扎根农田，20多年来，采集和检测了10多万份病原菌标本，在国内外率先探明了水稻恶苗病菌、小麦赤霉病菌和油菜菌核病菌的抗药性群体发展规律，对多菌灵的中、高水平抗药性是由单主效基因控制的质量性状，并通过田间试验研究发现，抗药性病菌发展成优势群体是我国局部地区“多菌灵”防治失败的根本原因，病原菌繁殖与变异的遗传基础、病害严重度和药剂选择压是影响抗药性群体发展的关键因子。
“我的春节是属于实验室的”
然而探明抗药性群体发展规律只是万里长征的第一步，只有探明抗药性发生机制才能实现抗药性早期预警和研发抗药性高效治理技术，但是摆在周明国教授团队面前的是10万份标本和一道道技术难关。
“没有办法，只有拼命干。很多年来，大年三十和初一都是在实验室度过，我的春节是属于实验室的。”说这话时，周明国的嘴角浮起一丝淡淡的笑容。
功夫不负有心人，周明国课题组经过长期艰难探索，利用多学科的传统和现代分子生物学技术，探明水稻恶苗病菌和油菜菌核病菌对多菌灵产生抗药性的机制，特别是成功发现了小麦赤霉病菌对“多菌灵”的抗药性基因——β2-微管蛋白基因，并通过无遗传标记的单核苷酸原位置换技术，指出了病原群体中存在该基因编码第17、167、198和200位氨基酸点突变的多种抗药性基因型，揭示了国际上历经40年未能探明的赤霉病菌抗药性特殊机制，同时还发现β2-微管蛋白基因发生抗药性变异会提高病菌毒素合成能力，加倍对小麦的镰刀菌毒素污染，危害食品安全。
由于病原菌具有繁殖速度快、群体数量巨大的特征，因此，研发病原菌抗药性监测和快速诊断及高通量检测技术是实现早期预警的关键。
周明国及团队建立了采样、分离、培养和在含药培养基上测量菌落生长速率的抗药性监测程序和简便方法，实现了高通量定时定量监测，准确率接近100%，同时也大幅提高了监测效率，传统技术鉴定菌株抗性至少需要4天时间，新的分子诊断技术只需4小时就可获得诊断结果，发明了引物碱基错配技术，实现了抗药性基因型的高通量检测，该技术可检测到病原群体中万分之一至十万分之一的抗药性基因频率，将检出灵敏度提高了100-1000倍。
正是基于这些技术，周明国教授团队先后向各级有关部门发布江苏、上海、安徽等地的抗药性赤霉病流行风险预警报告5次，避免了抗药性赤霉病大面积流行危害。
从科学中来，到实践中去
探明了抗药性病害流行规律，摸清了抗药性发生机制，战胜这些病害就有了理论依据，但是还需要在这些理论指导下，研发治理抗药性的实用技术。
1992年至2008年，周明国及团队依据抗药性病原群体发展规律及抗药性机制，结合化合物的生物学性质，开发了一系列抗药性高效治理新技术，团队基于化学结构与活性相关性的系统研究，发明了防治小麦赤霉病的“氰烯菌酯”原创性新型杀菌剂，氰烯菌酯抑制小麦赤霉病菌的活性高于传统农药多菌灵3倍以上，田间用药量可减少50%，减少小麦谷粒中的镰刀菌毒素污染90%，而且易降解、低残留，具有显著延缓小麦衰老和增产的作用。该产品自2007年产业化以来，在全国试验示范和大面积推广应用，被公认为目前防治小麦赤霉病和降低赤霉病菌毒素污染、保障小麦生产安全和食品安全最好的无公害杀菌剂。
在油菜菌核病菌抗药性治理方面，团队研发并组装了降低病害压力的栽培管理技术，研发了降低多菌灵选择压力的复配增效杀菌剂50%福菌核（福美双+菌核净）和50%福菌脲（福美双+异菌脲）可湿性粉剂及其配套使用技术，并实现了产业化。自2000年以来，两种新型复配杀菌剂在江苏和安徽抗药性病害重发区，累计推广应用8400多万亩次。
基于水稻恶苗病发生与流行的理论研究，提出水稻种子控温催芽和催芽至露白播种的配套栽培技术。同时，从工业消毒剂中筛选并先后研发出稳定性适度、用量极低的特高效（防效95%以上）、超广谱、无残留、毒性低、对种子特别安全的二硫氰基甲烷10%和4.2%乳油及5.5%可溶性乳油新制剂。近20年来，该杀菌剂已用于防治水稻恶苗病和干尖线虫病累计4亿多亩，有效控制了我国水稻种传病害的流行危害。
搞科研要有“想象力”
“科学研究其实和文学创作一样，也需要有‘想象力’。”这些贡献巨大的理论与技术创新成果，周明国教授归功于科研的“想象力”。周明国告诉记者，他休息的时候迸发出来的灵感，一般都会及时地记下来。探明抗药性机制及研发成功抗药性检测、治理技术都来自于“灵感”。
周明国说许多在离体下表现极高杀菌活性的化合物，因在生产上应用效果差而未能开发为农药，他想到如果探明并克服这些化合物在农业上应用的技术障碍，也许就能用于农业病害防治。他正是基于这一灵感，通过艰难探索终于发现了二硫氰基甲烷无法用于植物病害防治的原因是该化合物极易降解，稳定性差。令人欣喜的是，经过科学方法进行制剂加工，该化合物摇身一变，成了一款既实用又高效的新型农业杀菌剂，不仅稳定性适度，而且用量极少，每亩地用药只需0.1克，就能达到95%以上的防效，这一用量不足“多菌灵”的1/50。
周明国提到的科研要有“想象力”，对于科研人员来说也许并不新鲜。但是“想象力”总不是凭空而来，它来自于多学科知识和丰富实践经验的综合运用。
周明国说，在上大学之前，他具有多年的农业生产劳动和2年农技人员的宝贵经历，1990年和1993年又幸运地被欧盟分别列入“为中国培养100名博士后和跟踪培养25名重点人才”的计划，并在欧盟、联合国工发署及“中-法先进计划”资助下，先后在英、法、意等国进修分子生物学、生物化学、真菌遗传学和植物药理学，合作研究杀菌剂毒理和抗性机制。1996-1997年师从中国农业大学教授、中国科学院院士裘维蕃攻读博士学位期间，聆听了生物学各学科的10多位院士学术报告及许多现代技术革命和哲学讲座，工作中与国内外的广泛学术交流，这些都为他的科学研究奠定了坚实基础。
如果说，多元的知识结构、开阔的学术视野，是点燃周明国“想象”之火的干柴，那么，想象力之外，对待科研几十年如一日的勤勉与执著，最终铸就了这些成果。采访中令人感触最深的，便是周明国教授质朴的话语间所传递出“嚼得草根、做得大事”的坚持，以及“沉浸科研，万般艰辛不觉苦”的满足。