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破译超级害虫侵害农作物的路径

核心提示: 这是一场关于田野昆虫攻防战的前沿科学研究。最近,浙江大学教授发现了一种超级害虫侵害农作物的路径,研究成果发表在国际生物领域顶级期刊《Molecular Ecology》(《分子生态学》)和《Ecology Letters》(《生态学快报》)上。告别田间比例高达90%的化学防治,科学家正在步步破译。

中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2013年1月24日讯  这是一场关于田野昆虫攻防战的前沿科学研究。最近,浙江大学教授发现了一种超级害虫侵害农作物的路径,研究成果发表在国际生物领域顶级期刊《Molecular Ecology》(《分子生态学》)和《Ecology Letters》(《生态学快报》)上。告别田间比例高达90%的化学防治,科学家正在步步破译。

“罪魁祸首”不是害虫

走进浙大植物病毒学实验室,一排排新鲜的烟草、番茄引人注目。“这是我们种植的健康作物。”浙大农业与生物技术学院教授周雪平随即翻开一株植物叶子的背面,记者看到一群群的小白虫不停地在蠕动着身体。

“它们是刚孵化出来的烟粉虱。”周雪平说,再过几天植物就会变成这样——记者把眼光落到了实验室墙角的位置:原本有40厘米高的番茄,枯萎到只有10厘米,枝干又矮又黄。

学界一直认为,这是超级害虫B型烟粉虱干的坏事。“在我国每年有上亿亩农田,深受其害。”浙江大学农业与生物技术学院教授、省特级专家、浙大学术委员会副主任刘树生告诉记者。

然而,最新的研究发现:“凶手”另有其人。

2007年,从事入侵害虫的发生规律和综合防控研究的刘树生教授课题组与从事分子植物病毒学研究的周雪平教授课题组组成跨学科联合研究小组,经过长达5年的研究后发现,致植物于死地的并不是B型烟粉虱本身,而是植物病毒“双生病毒”。

在电子显微镜下,双生病毒呈“8”字形孪生颗粒形态。它在植物世界里被称为“鬼见愁”,只要是它看上的植物,几乎无一幸免,但它必须得有个媒介帮助它完成“谋杀”任务。B型烟粉虱就是最好的“帮凶”。

“目前,全世界已记录1100种植物病毒。”刘树生说,其中多数都由像烟粉虱这样的昆虫充当它们的传播媒介。“80%的病毒都由昆虫传播,只有20%的病毒通过种子、土壤等途径传播。”

双生病毒“绿色清除”

“在1100种植物病毒病中,有200多种由双生病毒引发。”刘树生告诉记者,目前,这种病毒已经在全球50多个国家的番茄、棉花、木薯、豆类、小麦、玉米等作物上引发毁灭性危害。

“双生病毒喜欢‘寄生’在小小的烟粉虱身上。当烟粉虱将嘴刺入植物的一瞬间,双生病毒就会顺势进入植物的体内。”周雪平说,此后,还会发生一系列可怕的连锁反应:它会“强力”抑制农作物中的茉莉酸防御途径,同时抑制抗虫物质萜类化合物的释放,从而使作物不能发挥出其抵抗烟粉虱的“本能”。

另外,B型烟粉虱在带有双生病毒的植物取食后,其“传宗接代”能力就异乎寻常的强。

虽然“元凶”已经找到,但刘树生和周雪平的工作只完成了一半。“要根据发病原因,设计出新的办法干扰病毒的传播。”

最近,实验室正在与以色列的专家开展合作,“烟粉虱不是简单地‘吐’出双生病毒那么简单。”刘树生说,科学家们发现,烟粉虱之所以会携带双生病毒,是因为在原本有毒的植物上取食,携带双生病毒后,它们再把病毒传染给健康的植物。

“我们试图通过干扰烟粉虱传毒基因的功能,让它们体内的双生病毒无法‘吐’出。”刘树生说,目前这个领域最快将在3至5年内取得突破。

现代农业生态之路

除了干扰基因的方式,我国科学家们正在探索一种天敌昆虫控制害虫的机制,这种“以虫治虫”的模式避开了农药对生态环境的危害。

除此之外,可以改造之处还有很多。“大环境的布局和改造能够减少农药的使用。”刘树生分析,比如将两种植物进行合理的轮种,能大大减少害虫侵袭。

减少农药使用,在世界上已经有许多成功典范。只有浙江省面积40%的荷兰,是世界第三大农业出口国。相比上世纪80年代,荷兰的化学杀虫剂用量已经降低了90%以上,目前基本采取了生物防治模式。

上世纪90年代,美国每季的棉花从播种到收获需要使用6次农药防治烟粉虱,而现在只需要使用0.5次。农作物害虫的防治基本依靠自然界的天敌。

“显而易见,我们的农药用得太多了。”刘树生为记者做了一道算术题,在全国,农药的用量至少需要降低50%。如果推广有效的生物防治方式,在许多作物上,“10年后,化学农药的用量能降低80%。”

但是,人们对农药的认识依然存在误区。“农作物本身并不是‘自然’的产物,它是人们追求高产、高效的结果,让农业系统回归‘纯天然’是牵强的。”刘树生说,农药本身也是防治害虫的有效手段,如何优化农药,减少农药对环境的伤害才是摆在科学家面前的难题。

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