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研究经济作物虫害防治的新成果

花匠小妙招
2024-11-08 12:55

研究经济作物虫害防治的新成果

（一）探索棉花虫害防治的新信息

1．发现转基因抗虫棉使中国北方农作物免受虫害[49]

2008年9月19日，中国农科院和国家农业技术发展和服务中心陆宴辉、吴孔明和封洪强等专家组成的一个研究小组，在《科学》杂志上发表论文称，苏云金杆菌(简称Bt)是一种微生物杀虫剂，经基因工程改造后能表达Bt的棉花被称为Bt棉。他们研究发现，过去10年间，中国北方大规模种植的Bt棉，不仅降低了棉花害虫的数量，而且还减少了周边没有进行Bt改良的农作物的虫害。

研究人员为了解中国Bt棉的种植对生态环境和农业经济的影响，收集并分析了1997～2007年间中国北方六省Bt棉的农业数据，范围涵盖1000万农户种植的3800万公顷农田，其中包括380万公顷的Bt棉花田，2200万公顷的其他非Bt作物。他们将焦点放在对中国农民来说非常严重的害虫棉铃虫身上。

他们的分析显示，随着Bt棉种植年份的增加，棉铃虫的数量显著下降，2002～2007年间的下降幅度尤其大。他们同时也对多种影响棉铃虫发生的因素，如温度、降雨量和Bt棉等，进行了分析研究，结果发现，在被商业化引进的10年中，Bt棉是棉花和其他许多非转基因作物中棉铃虫受到长期抑制的主要原因。这表明，Bt棉可能是未来控制农作物病虫害、提高农作物产量的新途径。

2．发现转基因抗虫棉顾此失彼面临新课题[50]

2010年5月14日，中国农科院植物保护研究所吴孔明研究员等人组成的研究小组，在《科学》杂志网络版，发表题为“Bt棉花种植对盲蝽蟓种群区域性灾变影响机制”的论文。这项研究成果，是全球首个涉及多种农作物和大时间尺度的，有关转基因农作物商业化种植的一个生态影响评价。

研究人员以我国华北地区商业化种植Bt棉花为案例，从1997～2009年，系统地研究了Bt棉花商业化种植，对非靶标害虫盲蝽蟓种群区域性演化的影响。研究表明，Bt棉花大面积种植，有效控制了二代棉铃虫的危害，棉田化学农药使用量显著降低，但也给盲蝽蟓这一重要害虫的种群增长提供了场所，导致其在棉田暴发成灾，并随着种群生态叠加效应衍生，而成为区域性多种作物的主要害虫。

转基因技术，由于打破了物种之间遗传物质转移的天然生殖隔离屏障，可以人为定向地改变生物性状、提高农作物对病虫害的抗性和产量，已成为实现传统农业向现代农业跨越的强大推动力，以及21世纪解决粮食、健康、资源、环境等重大社会经济问题的关键技术。

数据显示，自1996年首例转基因农作物商业化应用以来，全球已有25个国家批准了24种转基因作物的商业化种植。以抗除草剂和抗虫两类基因为主要方向，转基因大豆、棉花、玉米、油菜为代表的转基因作物产业化速度明显加快，种植面积由1996年的170万公顷发展到2009年的1.34亿公顷。

随着转基因生物产业化的迅猛发展，转基因作物带来的环境生态影响，正引起世界范围内的广泛关注。而以前的研究，主要集中于转基因作物小规模种植下的短期影响评价，人类对转基因作物大规模商业化而产生的农业生态系统长期影响，尚缺乏科学认知。转基因植物的大量释放和扩散，有可能使得原先小范围内不太可能发生的生态变化得以表现。

吴孔明说：“这一研究的科学意义在于使我们认识到，转基因作物对农业生态系统的影响是长期的和区域性的；Bt作物生态系统需要建立新的害虫治理理论与技术体系；新的转基因棉花研发需要考虑盲蝽蟓问题。”

该论文揭示了我国商业化种植Bt棉花对非靶标害虫的生态效应，为阐明转基因抗虫作物对昆虫种群演化的影响机理提供了理论基础，对发展利用Bt植物可持续控制重大害虫区域性灾变的新理论、技术有重要指导意义。

3．完成棉铃虫和谷实夜蛾两种棉花害虫的基因组测序[51]

2017年8月，有关媒体报道，澳大利亚联邦科学和工业研究组织近日宣布，该组织科学家领衔的研究团队，完成了对棉铃虫和谷实夜蛾这两种棉花害虫的基因组测序。这一成果，可能为全球农业防病害节省数以亿计的成本。

由该组织领衔、美德法等多国科学家参与的这项研究，成功地辨识出棉铃虫和谷实夜蛾基因组的1.7万多个能够编码蛋白质的基因。

据介绍，棉铃虫和谷实夜蛾的危害巨大，它们对全世界农作物造成的损失和人们为消灭它们投入的费用，总计每年超过50亿美元。

澳联邦科学与工业研究组织专家约翰·欧克肖特说，人们过去用杀虫剂等方式来对付这些害虫，但它们逐渐发展出抗药性，了解它们的基因组后，可以更有针对性地找出防治这两种害虫的新方法。

（二）探索蔬菜虫害防治的新信息

1.破译世界性蔬菜害虫小菜蛾基因组[52]

2013年1月13日，福建农林大学副校长尤民生教授主持的课题组，与深圳华大基因研究院和英国剑桥大学等共同组成的研究团队，在《自然·遗传学》杂志网络版上，发表题为“小菜蛾杂合基因组揭示昆虫的植食性和解毒能力”的论文，表明他们在全球首次破译世界性蔬菜害虫小菜蛾基因组。此举奠定了中国在小菜蛾基因组研究领域的国际领先地位，并将为农业害虫的可持续控制提供新的研究思路。

小菜蛾又名小青虫、两头尖、吊丝虫等，属鳞翅目菜蛾科，是主要危害白菜、油菜、花椰菜、甘蓝、芥蓝、芥菜、榨菜、萝卜等十字花科蔬菜的一种重要的寡食性害虫，被认为是分布最广泛的世界性害虫。由于其发生世代多、繁殖能力强、寄主范围广、抗药性水平高，给防治工作带来极大的困难，在东南亚部分地区可造成90%以上的蔬菜产量损失，给蔬菜生产和餐桌安全造成严重影响，全世界每年因小菜蛾造成的损失和防治费用超过40亿美元。

小菜蛾基因组的破译，宣告世界上首个鳞翅目昆虫原始类型基因组的完成，同时也是第一个世界性鳞翅目害虫的基因组。该成果对于揭示小菜蛾与十字花科植物协同进化，及其抗药性的适应进化与治理等，均具有重要的科学价值。同时，也为鳞翅目昆虫的进化和比较基因组学研究，提供宝贵的数据资源。

2.发现番茄属植物能让毛虫同类相食[53]

2017年7月，美国威斯康星大学综合生物学家约翰·奥洛克主持的研究小组，在《自然·生态与进化》杂志上发表论文称，他们已经证明，番茄属植物能够直接把毛毛虫变成同类相食的“恶魔”。

美国加利福尼亚大学戴维斯分校的理查德·卡班，是从事食草动物及其宿主植物之间互动研究的专家。他虽然没有参与这项研究，但觉得该成果有重要的理论价值，他说:“这是一种新的诱导抗性的生态机制，它有效地改变了昆虫的行为。”

草食性害虫通常会在食物质量不佳，或耗尽的情况下，互相攻击。并且，一些植物被认为通过使害虫对其他物种更具掠夺性，从而影响它们的行为。但到目前为止，科学家还不清楚植物是否能够直接导致毛虫同类相食。

该研究小组通过研究和使用甲基茉莉酸，在番茄属植物中诱发出一种防御反应。甲基茉莉酸是一种在空气中传播的化学物质，植物通过释放它来互相警告提防害虫的侵袭。研究人员发现，当用甲基茉莉酸做出暗示时，番茄属植物会产生毒素作为响应，这些毒素使得它们对于昆虫来说变得没有什么营养。

随后，研究人员让一种叫做“小斑点柳树蛾”的常见毛虫，来攻击这些农作物。8天后，他们观察发现，与对照组作物或是那些接收了较弱诱导的作物相比，经过更强烈甲基茉莉酸暗示的植物损失的生物量较少。这意味着，这种响应在某种程度上对于保护农作物是有效的。

接下来，研究小组想要测试这些植物的响应，是否会在毛虫中引发同类相食的行为。因此，他们用甲基茉莉酸给番茄属植物提示，然后用经提示植物的叶子和非提示对照组植物的叶子，给容器中的毛虫喂食。同时，这些容器中也放置了一定数量的死毛虫。两天后，研究人员观察到，与那些用对照组植物叶子喂食的毛虫相比，用处理过的植物叶子喂食的毛虫，会比前者更早地把目光对准死掉的幼虫，并且吃掉更多的幼虫。

奥洛克指出，毛虫最终都是要彼此相残的，但是时机的不同却是至关重要的。他说，如果番茄属植物能诱导害虫更早地同类相食，那么便会有更多的番茄属植物保存下来。

（三）探索花卉虫害防治的新信息

1．通过以虫治虫方法减轻花卉虫害[54]

2010年9月15日，肯尼亚《商业日报》报道，肯尼亚花卉种植公司近期加大力度使用“以虫治虫”的绿色方法，既降低了花卉生产成本，又满足了欧洲花卉市场的环保要求。

据报道，在肯尼亚著名花乡奈瓦沙地区，花卉主要面临牧草虫、山楂红叶螨、根结线虫、潜叶虫等害虫的威胁，其中山楂红叶螨的危害最大。

由于化学杀虫剂会对水土造成污染，不少花卉公司开始大量培育这些害虫的天敌，即一些捕食性益虫，来抑制虫害。比如，一些企业在玫瑰园区用捕食性螨类彻底取代了化学制剂来消除害虫，目前虫害已大大减轻。专家表示，“以虫治虫”的方法实现了环保目标，还帮助花农降低了生产成本。

肯尼亚是全球主要鲜花出口国之一，鲜花出口是其主要外汇收入来源。据报道，目前肯尼亚全国有450万人从事花卉生产和加工工作，另有350万人经营鲜花贸易等业务。

2．发现玫瑰花蕾中螨虫的藏身地[55]

2019年4月，美国园艺部门一个研究小组，在《环境园艺学报》上发布高分辨率图像显示，他们在玫瑰花花朵萼片里，找到螨虫躲避杀虫药的地方。

研究人员表示，下一次闻玫瑰花香不香时，可以留意一下里面有没有小小的螨虫。近日，他们在玫瑰花蕾中发现了螨虫的藏身之所。这些以玫瑰为食的螨虫比一粒盐的体积还小，借助由风在玫瑰花间移动，移动过程中会传播玫瑰花环病病毒。

自20世纪40年代初，人们发现这种极易传播的病毒以来，玫瑰花环病病毒如今已在美国30多个州间蔓延。它带来的症状包括花朵变形、花茎生出数量过多的刺等。由于传播这种病毒的螨虫踪迹极难探测，目前花朵染病后没有根治方法。

研究小组为了弄清螨虫何以造成如此严重的破坏，他们研究了患病玫瑰的茎、叶和花，将其与健康的玫瑰花进行比对，结果发现螨虫的容身之地，居然位于花朵萼片的微小绒毛里。这一十分隐蔽的藏身处，让螨虫得以躲避杀虫药和各种喷剂的杀灭。该发现，或许能帮助花农找到阻止螨虫和病毒扩散的方法。