国外病虫害防治新动向

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1、国外病虫害防治新动向国外病虫害防治新动向 现代植物保护学科发展方向是两极分化。的总趋势是朝着微观、宏观两个方向发展，同时 在宏观指导下进行微观研究，并将微观资料进行宏观分析和处理，不断发展病虫治理新理 论和新技术。在宏观方面，应用生态学和系统工程学的原理和方法建立农业生态系统中病 虫害监控决策体系；在微观方面，以分子生物学和基因工程的理论和技术为基础对病虫害 灾变机理进行分析，并为决策提供科学依据。21 世纪植物保护学科的发展必将为建立有利于提高农业的综合生产能力，保护生物多样 性，控制环境污染和节约能源的植物保护技术提供理论知识和技能。并通过对农业生态系 统的有效调控，提高农作物生物灾害控制

2、工作的系统性、综合性、科学性和可持续性，为 农业的可持续发展和生态环境的保护提供必要的保障。 一、在宏观方面：应用生态学和系统工程学的原理和方法建立农业生态系统中病虫害监控决策体系。 （一） “系统”概念的引入及应用：近十几年来,在害虫种群的研究方面,不论从生态学特性,还是研究方法均有显著进展,尤其对 种群与环境的关系认识上不断深入,并引进了“系统”的概念。在过去，总是针对某一害虫或 病害的发生规律而进行防治措施的研究，而现在，我们不再针对某一害虫或病害进行研究， 而是，把它看成是在生态系统中重要的一员，不再提倡去消灭害虫，而是去管理害虫，允 许它发生一定的数量，也就是我。 二、在微观方面：以

3、分子生物学和基因工程的理论和技术为基础对病虫害灾变机理进行分析，并为决策提供 科学依据。国外主要在以下两个方面进行了大量的研究。 （一）研究病虫等有害生物与寄主植物的相互作用和病虫害发生发展的规律，探讨病、虫 致害机理，为有害生物的控制提供理论和技术基础。当前有害生物与寄主植物的相互作用 研究已成为植物保护学科中的新兴领域，形成了以分子水平的基因学层面上，以识别、信 号传递和防卫基因表达三个环节为主的理论体系。 （二）农药方面以传统化工产品为基础，在新产品研制和农药的使用方面更加重视吸收有 害生物与寄主植物相互作用的研究成果。进一步发展高效、低毒、低残留新产品，对有害 生物治理和绿色农业的发展

4、将发挥更大的作用。 三、我们国家近年来在植物保护方面的新成果 我国植物保护科学研究、农作物有害生物防控技术总体水平与国外先进水平相比还存在较 大差距。 植物保护学科的重大研究进展主要体现在：外来生物物种的生态适应性机制研究； 转基因生物安全性研究；甘蓝黑腐病菌全基因组测序；家蚕基因组研究；棉铃虫种群的地 理型分化和区域性迁飞规律研究；灰飞虱传毒特性与水稻条纹叶枯病毒互作关系研究；美 国白蛾生物防治技术等方面。 （一）外来生物物种的生态适应性机制研究 1、我国的现状 我国也是受外来物种入侵灾害严重的国家之一，伶仃岛的微甘菊、云南滇池的水葫芦、西 双版纳的飞机草、正在毁掉海岸滩涂的大米草，20 世

5、纪 80 年代以来，我国经济的高 速发展促进了外来物种的引入。从森林到水域，从湿地到草地，到城市居民区都可见到这 些生物“入侵者”。专家介绍，全国所有的省、自治区和直辖市都已经发现入侵物种，尤其 是在低海拔地区及热带岛屿最为严重。几种主要外来入侵物种每年给我国造成的经济损失 达 574 亿元人民币，仅对美洲斑潜蝇的防治费一项，就需 4.5 亿元。 2、外国的教训 澳大利亚本来不产兔子，1859 年，有移民从英国带来了 12 只欧洲野兔。由于兔子在当地没有鹰和狐狸等天敌，便开始大量繁殖，到 1907 年，兔子已遍布整个大陆，和牛羊 争夺牧草，使澳大利亚的畜牧业遭受巨大损失。人们想了许多办法，如筑

6、围墙、打猎、 捕捉、放毒等，但仍无法消除兔灾，最终解决靠生物学家从美洲引进了一种靠蚊子传 播的病毒，能杀死欧洲兔却对于人、畜和野生动物无害。 日本植物克株的花美丽迷人，还能散发出甜甜的葡萄酒香气。它首先以观赏植物的身 份出现在美国，由于生长快，适应性极强，能在极其恶劣的土壤条件下生长，还是优 良的绿肥和饲料，美国开始大规模推广。可是克株的大量繁殖给当地生态环境带来了 极大灾难。到 20 世纪 60 年代，当年致力于研究培育克株的农业部门来了个 180 度大 转弯，转向研究如何控制和消除克株。于是美国又开始了轰轰烈烈的清除克株运动， 并为此付出了巨大的人力物力。 近年来，美国从我国无意中引入一种

7、名叫“蛇头鱼”的鱼，它生性凶猛、繁殖很快，几 个月就能吃掉池塘中的其它鱼。由于当地没有这种鱼的天敌，短时间之内就有可能在 许多池塘中横行霸道，着实让人们大为头痛。当地政府甚至在街头巷尾张贴海报，鼓 励人们将其捕获 4、我国的研究成果 除制定法规严格控制引入外来物种外，更重要的是应加强科研投入，尽快找出外来生 物入侵爆发的机理，加强对外来物种入侵爆发的防治及综合治理工作。通过对入侵地 环境的适应，不同地理种群的紫茎泽兰在自然形态结构上已出现一些表型可塑性的适 应性性状，耐旱、耐高温或耐低温能力也具有一定差异。紫茎泽兰热激蛋白在调节其 逆境胁迫应答和表型变化方面起重要作用，从而拓宽了紫茎泽兰对不同

8、温度幅度生境 的适应能力。化感作用是紫茎泽兰种群竞争扩张的一个重要策略，已分离鉴定出 3 种 紫茎泽兰主效化感物质，这些主效化感物质对旱稻幼苗等植物可产生直接的杀伤和致 死作用；化感作用对不同种受体植物表现不同的化感剂量效应，并且环境胁迫（如植 食者取食）有助于增强紫茎泽兰的化感作用。研究还发现，紫茎泽兰入侵可改变土壤 微生物群落结构，创造对自身生长有利的土壤环境，从而形成其自我促进式的入侵机 制。生态系统的异质性是影响外来入侵物种成功入侵及扩张的重要因素。多样化和复 杂化的生境对紫茎泽兰的抵御能力强，干扰生境有利于紫茎泽兰的入侵。可见，恢复 和保护本地的多样性将是抵御紫茎泽兰入侵扩张的有效途

9、径之一。 （二）转基因生物安全性研究 1、外国转基因生物生产 国际上的转基因抗除草剂大豆就是一个很好的例子。从土壤细菌中获得的基因，能大 大提高大豆对除草剂的抵抗能力。这样，农民就可以放心使用除草剂，而不用担心“误 伤”大豆苗了。这种技术，使得大豆可以密植。例如美国和阿根廷的转基因大豆的种植 密度就提高 30%以上，大豆产量也相应提高。另外，种植转基因大豆还可以采用免耕 法。通常种植大豆在收获后都需要深耕，但这会破坏土壤结构，增加土壤水分的蒸发。 免耕法则能较好地维持土壤结构，有利于水土保持，并节约人力。主要由于转基因技 术的应用，使美国、阿根廷的大豆质优价低，在国际市场上获得压倒性优势。2、

10、我国转基因生物在植物保护方面的成就 1 我们在转基因棉花、鱼的安全研究方面都具有自己的特色和创新之处。例如转基因鱼 的研究课题，在湖北省梁子湖畔，构建了一个面积约 100 亩的人工模拟试验湖泊。该 试验湖泊为人工隔离的封闭水体，具有防洪、放逃、防盗等安全设施。过去，如果把 外地鱼种或者人工养殖鱼放到自然生态水域，曾经导致本地鱼群的大规模消失甚至灭 绝，因此人们担心转基因鱼是否也会有类似的不良影响。国际上研究这个问题时都是 在小水箱中用实验鱼进行。而我们的课题承担单位中国科学院水生所设计了一个人工湖，在里面设置不同湖底高度、水草以及不同动物和鱼种，模拟长江中下游湖泊的客 观实际。人工湖的建设共用

11、了 3 年多时间，将转基因鲤释放到湖中也有 1 年多的时间 了，初步研究结果表明，转基因鲤的生存力总体上弱于对照鲤，鲤鱼个体大小与其繁 殖行为没有相关性。虽然项目结题时这项研究还没获得最后的结果，但光是这个湖的 设计和构建就有不少创新之处，预计将来它会成为一项具有相当国际影响力的研究。 （2）我国“973”项目“农业重要转基因生物安全性研究”，在水稻转基因漂移基本规律研 究中，阐明了水稻重要基因的基本规律，在国际上首次建立了不育水稻基因漂移的预 测模型，绘制出的等值线图，可为南方 15 个省市预测不育系的基因漂移安全隔离距离 提供参考。首次获得了 24 个受体材料最大基因漂移频率和最大漂移距离

12、的数据，特别 是过去国际上尚无向杂交稻和不育系基因漂移的数据。解析水稻基因漂移与风向的关 系。这些数据的获得对转基因水稻的安全性评估、对水稻起源中心普遍野生稻的保护、 对杂交稻的安全生产都有很好的参考价值。（3）转基因抗虫棉花。大面积种植转基因抗虫棉对棉田生态系统生物群落结构会有什 么影响呢？我们通过研究获得了三个初步的结果。第一，抗虫棉田生态系统具有较高 的物种多样性，其中昆虫、蜘蛛等节肢动物群落结构显著优于普通化学农药防治棉田。 与普通化学农药防治棉田相比，转基因抗虫棉田化学杀虫剂用量减少，捕食性天敌种 类和数量增加，寄生性天敌种类和数量减少。第二，对次要害虫的影响因虫而异。转 基因抗虫棉

13、种植，增加了捕食性天敌数量，减少了棉花伏蚜的危害；但是化学农药用 量减少，一些地方的盲蝽象由次要害虫上升为主要害虫，需要通过适时用药、寄主诱 杀和铲除早春寄主等综合措施进行有效防治。第三，棉铃虫对杀虫蛋白的抗性预测和 控制。连续 8 年田间监测结果，我国棉铃虫对转基因抗虫棉还没有产生抗性，其抗性 基因频率一直保持在较低水平，但是在抗虫棉种植比例高的山东夏津县，棉铃虫对转 基因杀虫蛋白的抗性频率有逐年上升的趋势，值得警惕。在室内人工汰选条件下，我 们获得了抗性达 2970 多倍的棉铃虫品系，对 7 个抗性相关基因进行了克隆和初步功能 分析，初步明确了棉铃虫对杀虫蛋白的抗性遗传机理，提出了抗性频率

14、预测模型。这 些结果对于延长抗虫基因的使用时间具有重要价值，在国际上处于先进水平。 （三）甘蓝黑腐病菌全基因组测序 甘蓝黑腐病菌是研究植物与病原物互作的模式细菌，2005 年由中国科学院微生物所、 中国人类基因组上海中心、复旦大学、广西大学等 8 家单位合作完成了甘蓝黑腐病菌 8004 菌株的全基因组（5，148，708bp）测序，Xcc8004 菌株与国际上已报道的 Xcc ATCC 33913 菌株具有高度同源性。比较基因组学研究发现，Xcc 基因存在大量染色 体片段重排现象。通过筛选高密度的转座子突变体库（16，512 个克隆） ，在蛋白编码 序列和基因内部鉴定到 75 个非冗余单拷贝插

15、入点，发现 5 个毒性因子细菌的代谢和调 控系统，例如脂肪酸降解、分泌系统、细胞信号、氨基酸和核苷酸代谢；发现了 3 个未知功能的致病力相关因子。（四）家蚕基因组研究 西南大学 2002 年启动家蚕大规模 EST 计划，构建了包括家蚕丝腺、中肠等 11 个 组织器官的 cRNA 文库，现获得了 20 万条 EST 序列，成为国际上最大的家蚕 EST 数据库。他们还联合中国科学院北京基因研究所，采用全基因组霰弹法进行全基因 组测序，最终以 5.9 倍的覆盖深度覆盖了家蚕全基因组，发现和鉴定了家蚕丝腺特 异基因、性别决定相关基因等一批重要的功能基因。家蚕基因组框架图是继我国完 成人类基因组 1%计

16、划和水稻基因组框架图之后，我国独立完成的最大基因组，研究论文发表于 2004 年发表在 Science 杂志。2006 年，西南大学采用与日本合作的 方式，对目前国际组织的所有序列和图谱信息进行了统一拼接、组装和注释，构建 了一张高质量的 9家蚕全基因组精细图谱。随后又完成了精细图和分子连锁图谱 的整合，并将基因总数的 82.2%定位到染色体上，建立了家蚕基因组与家蚕经典遗 传学的连接。此外，他们针对蚕丝产业的基础理论和产业发展关键问题，研究重要 经济性状形成的分子机理；建立家蚕转基因和分子改良技术体系；探索建立以家蚕 丝腺为载体的生物工厂模式，探索发展新型生物制药和昆虫产业的可能性。本项研 究获得了“2006 年国内十在科技新闻”，日本蚕丝学会奖、香港桑麻纺织科技奖、 重庆市自然科学一等奖等奖励。 （五）棉铃虫种群的地理型分化和区域性迁飞规律 研究； 中国科学院植物保护研究所等单位系统研究了我国各气候带棉铃虫的滞育特征、遗 传分化程度、抗寒能力与越冬区域、生境适应特性及嫌性迁飞规律等，通过对棉铃 虫地理种群的遗传变异、滞育性状和抗寒性分化等的系统研究，将我