农业病虫害绿色防控基础的前沿科学问题

本文总结了我国植物保护学科研究及产业发展所面临的国家重大需求,回顾了近年来植物保护学领域在植物免疫调控、植物—害虫—天敌三营养级协同进化、绿色农药创制等方面取得的主要进展和成就,凝练了该领域未来5～10年的重大关键科学问题,并探讨了该领域的前沿研究方向和科学基金资助战略。     

绿色杀虫剂分子靶标研究的难点与挑战

绿色杀虫剂是保证国家粮食安全的战略性物资。随着全球农业的绿色化和可持续化的发展进程,靶标导向并且对人畜和非靶标生物安全的新农药创制已成为该领域研究的必然趋势和制高点,其核心基础是农药分子靶标的创新。一方面,全球超过80%杀虫剂是基于4个晶体结构明确的分子靶标设计的,这一局面导致极高的害虫抗药性;另一方面,分子生物学功能验证技术揭示出大量害虫生长发育所必需的关键基因,如何利用这些资源开发创新的分子靶标是我们面临的挑战。在靶标研究中,获得原子水平的靶标结构信息以及靶标分子与活性小分子之间的相互作用信息是难点。在此背景下,我国有必要尽快建立针对害虫特有而人畜没有的分子靶标挖掘与利用的技术体系,推进安全高效绿色杀虫剂的原始创新。     

茶叶质量安全与茶园标准化生产关键技术的研究与示范

近年来,茶树病虫害绿色防控技术和专业化统防统治进展显著,灯光诱杀、色泽诱集以及植物源、矿物源和微生物源农药等技术和产品在茶园广泛应用,逐渐构成了以生态调控为基础、理化诱控和生物防治为重点、科学用药相辅助的茶树病虫害绿色防控技术。国家科技支撑计划课题“茶叶质量安全与茶园标准化生产关键技术的研究与示范”对于研究和提升茶树病虫害绿色防控技术起到了积极的促进作用。     

寄生蜂与作物害虫免疫及发育互作：研究热点与主要科学问题探讨

寄生蜂是重要的寄生性天敌昆虫,在作物害虫绿色防控中发挥有重要作用。近年来,有关寄生蜂与作物害虫免疫及发育互作研究已有不少报道,已逐渐成为害虫生物防治研究领域热点之一。本文将首先概述寄生蜂所携寄生因子种类与多样性,及其与寄主免疫与发育互作方面的研究热点,进而初步探讨该研究领域的主要科学问题,并简要讨论该领域所面临的机遇与挑战。建议应关注的主要科学问题为:(1)作物害虫天然免疫通路解析及其应答机理;(2)寄生蜂寄生因子功能及其调控害虫免疫机理;(3)寄生因子与害虫免疫通路间互作及协同演化;(4)寄生因子与害虫发育调控网络互作机理。     

生物灾害爆发机制与控制

正围绕我国重大农业害虫和入侵害虫等国家急需防控的对象及技术,面向国际前沿,提出了生物灾害控制新思想、新概念、新理论;面向国家重大需求,建立了害虫害鼠监测预警防控体系,研发出生物农药、性信息素、天敌释放、LED灯等一系列绿色防控技术;面向国民经济主战场,通过构建绿色防控新体系,直接减少化学农药使用,保障了国家粮食安全和食品安全。针对世界性农业害虫——蝗虫的爆发成灾,率先确     

控制茶叶中农药残留 推进茶园标准化生产

近年来,在“公共植保、绿色植保”的方针指导下,茶树病虫害绿色防控技术和专业化统防统治进展明显。灯光诱杀、色泽诱集以及植物源、矿物源和微生物源农药等技术和产品在茶园的广泛应用,逐渐构成了以生态调控为基础、理化诱控和生物防治为重点、科学用药相辅助的茶树病虫害绿色防控技术。通过政策扶持、     

发展基因沉默技术,控制作物土传真菌病害

作物土传真菌病害是当前农业所面临的最重要问题之一,由于防治困难,正日趋成为限制我国农业生产可持续发展的重要因素。基因沉默(或RNA沉默,RNAi)是广泛存在于真核生物中,基于同源序列调控基因表达的一条重要途径,而由此发展起来的基因沉默技术,作为一种新防治策略被广泛地应用于防控植物有害生物的研究中。文章综合介绍了作物土传真菌病害的发生与防治现状、RNA沉默及其在植物有害生物防控应用的最新研究进展,客观分析了基因沉默技术在防治作物土传真菌病害的巨大潜力和亟需解决的主要问题,阐述了研发基因沉默技术对可持续控制作物土传真菌病害的重要性及其巨大应用前景。     

绿色防控技术采纳及其对新疆棉农福利的影响

【目的】病虫害绿色防控技术的发展、推广及应用是改善生态环境、提高棉花种植户（简称棉农）劳作效率、促进棉花提质增产与实现棉花产业可持续发展的重要技术手段。【方法】基于新疆684位棉农的调查数据,利用内生转换模型与分位数回归模型,探讨绿色防控技术采纳对新疆棉农的增收效应,及其在区域和收入水平方面的异质性。【结果】结果表明：①新疆绿色防控技术的采纳率普遍不高,近40%的棉农仍未采纳,南疆采纳率比北疆高出近5%;②获取途径感知、他人意愿感知、成本感知、技术培训感知与邻里效应均显著正向影响棉农绿色防控技术采纳行为,棉花种植规模显著负向影响棉农绿色防控技术采纳行为;③采纳组棉农年龄、兼业程度与文化水平可以显著正向影响其家庭收入,棉花种植规模、技术认知与邻里效应显著负向影响棉农家庭收入;④处理效应表明,未采纳绿色防控技术的棉农若采纳了该技术,其家庭收入将显著提高9.1%;若已采纳绿色防控技术的棉农放弃采纳该技术,其家庭收入将显著降低25.4%;且绿色防控技术的福利效应存在群组差异,南疆棉农采纳绿色防控技术所带来的增收效果明显高于北疆,高出15.49%;采纳绿色防控技术对高收入水平棉农家庭收入的增收效果更强,对中收入水平棉农家庭收入的增收效果最弱。【结论】根据研究结论本文提出,政府应分类施策,针对不同类型棉农制定绿色防控技术匹配方案,促进棉农持续使用绿色防控技术,加快构建绿色防控技术推广机制。     

杀虫剂的选择性与害虫抗药性

化学防治具有快速、高效、规模化等特点,是害虫防治的主要手段。但是,化学农药的不合理、过量使用会导致一系列的副作用,如农药残留、农产品品质下降、环境污染、威胁非靶标生物安全等。为了非靶标生物的安全,杀虫剂在创制过程中特别强调选择性这一特征,以减少对高等动物、作物、天敌、有益昆虫的危害。另一个严重威胁杀虫剂防治效果的问题来自于害虫的抗药性,抗药性会导致杀虫剂防效下降、使用量增加、负面影响加剧。昆虫抗药性机制来自于多个方面,目前研究比较透彻的是靶标不敏感性机制和代谢增强机制。杀虫剂靶标蛋白的氨基酸替换和表达量变化,均可影响杀虫剂与靶蛋白的亲和力,导致高水平抗性。因代谢抗性相关基因家族多、成员多,且参与代谢抗性的基因家族在不断增加,代谢抗性机制与代谢酶基因表达调控,将成为害虫抗药性机制研究的重点。因此,害虫抗药性研究拟重点围绕抗性基因鉴定、抗药性调控网络、基于抗药性的杀虫剂结构优化与设计等几个方面开展。     

农户绿色防控技术采纳行为的影响因素研究——基于湖北省265户柑橘种植户的调查数据

绿色防控技术采纳行为对保障农产品质量、生态环境具有重要意义。以湖北省265户柑橘种植户的调查数据为依据,基于计划行为理论,采用层次回归分析法,探究农户绿色防控技术采纳行为的心理归因。结果显示：1）农户采纳绿色防控技术的行为态度越积极、社会规范压力越大、知觉行为控制能力越强,农户的GCT采纳程度越高。2）农户的安全责任意识对行为态度与知觉行为控制影响绿色防控技术采纳行为的过程具有显著的调节作用。研究结果为推广绿色防控技术提供理论依据 。     

生物信息流操纵:作物病虫害导向性防控的新科学

作物病虫害是威胁全世界农业生产的重大自然灾害。目前,病虫害防治的核心思想仍然是简单杀灭,主要依靠以病虫微生物的基础代谢、生理生化系统和神经受体为靶标的化学农药,过程中易导致人畜中毒、农产品污染和生态环境破坏等一系列严重的问题。下一代病虫害防治学术思想的重大突破将是对作物—昆虫—病原微生物生物间信息流及行为进行操纵。在基础研究方面,"生物间信息的识别、解码与操纵"也是现代生命科学的前沿与热点学科——生物间相互作用的分子机理一旦被阐明,往往带动通用生物技术的发展突破。例如RNA干扰(RNAi)现象、植物转化技术和TALEN基因组编辑技术等科学发现和技术进步,已经为整个生命科学领域作出了重大贡献。中科院"作物病虫害的导向性防控——生物间信息流与行为操纵"战略性先导科技专项(B类)集合了各学科的优势力量,系统地分析在作物重大病虫害发生过程中种间信息识别、解码、传递和控制的过程,从中解析关键可操纵节点,发展新一代病虫害田间行为操纵的新策略与新技术。该专项目前已经取得了系列重大研究成果,为竞争国际科学前沿地位、保障我国粮食生产安全作出了基础性、前瞻性的贡献。     

化学生物学导向的绿色农药分子设计

农药是关系到国家粮食安全的重要战略物资。随着科学技术的不断发展和农药登记管理的日益严格,传统随机筛选的农药创制研究模式已无法适应现代农业和环境保护的新要求。农药靶标组是指来源于不同种属的野生型作用靶标及其突变型靶标所构成的靶标群。农药靶标组和农药活性分子的相互作用机制研究是农药化学生物学的核心科学问题,是开展农药分子设计的理论基础。本文在比较农药分子设计与医药分子设计异同点的基础上,提出了农药靶标组的概念,指出化学生物学导向的绿色农药分子设计已逐渐发展为绿色农药创制的主流研究模式。     

病毒——昆虫—植物三者互作研究进展及展望

全球气候变暖,极端天气频发,入侵型、新发和重发昆虫传作物病毒病害已经成为限制我国农作物优质高产的主要因素。因缺乏抗病抗虫的种质资源、育种周期长,虫传病害防治难度极大,目前我国农业处于几乎完全依赖化学防控媒介昆虫的被动应付局面,生态与环境成本极大。以往研究虫传病毒病害往往注重病毒和植物寄主两个方面,这些研究为理解作物病毒病害的暴发机制提供了基础知识,但尚未能深入到病害防控的关键节点——媒介昆虫介导的病毒侵染循环这一根本性问题上,导致目前在病毒病害防治实践上缺乏有效抓手。近年来,随着分子生物学和组学研究的飞速发展,以及微观生物学技术和理念对宏观生物学的快速渗透与交叉,病毒—昆虫—植物三者互作机制研究取得了诸多重要进展,在寻找病毒病害流行暴发的宏观生态学现象背后的分子生物学与生物化学机制上取得了长足进步,不但为复杂生态系统多元互作分子机制提供了参考模型,也为通过人工干扰和操纵生物间互作关键节点,从而促进虫传病毒病害的持久防控提供了科学依据和新的有效抓手,变被动应付为主动调控病害灾变过程。文章简要回顾了近年来病毒—昆虫—植物三者互作领域的主要研究进展和发展趋势,并抛砖引玉提出了对未来发展的建议和思考。建议国家组织研究力量,大力加强:(1)大田生产条件下病毒病害发生的多元生物体系互作机制及科学防控科技支撑能力建设;(2)前沿基础和新方法新策略探索及应用平台建设;(3)虫媒病害绿色防控的微生物组学颠覆性技术等方向的探索与突破,力求在虫传作物病毒病害绿色生态防控方面为农业供给侧改革提供强有力的科技创新和支撑能力。     

昆虫性信息素研究进展

化学联系是昆虫同种个体之间及与环境其他生物之间最普遍的联系,起到信号作用的信息化学物质可以是挥发性的。昆虫行为与挥发性物质的关系是化学生态学的主要内容之一。性信息素(sex pheromone)在昆虫觅偶、定向求偶、交配等行为中起着重要的作用,研究挥发性化学信息物质对昆虫行为的影响及昆虫的嗅觉感觉机制,在应用上可以帮助人们了解昆虫危害的根本原因,从而有助于制定安全有效的防治策略和方法。     

补贴政策、效果认知与农户绿色防控技术采用行为——基于陕西省苹果主产区的调查

谋求有效的农药减施政策已成为近年来农业可持续发展的目标之一,农户绿色防控技术的采用有助于化学农药的减量使用。基于陕西省200户果农的微观数据,使用泊松模型,分析影响农户绿色防控技术采用行为的因素。研究表明,补贴政策显著促进农户采用绿色防控技术,技术效果认知及技术易用性也对农户技术采用具有显著正向影响,苹果收入占家庭总收入比重对农户技术采用具有显著负向影响。由此提出,政府应加强绿色防控技术补贴政策实施,保障农户技术采用的收益,并提高农户对绿色防控技术的认知程度。     

转基因抗虫作物的研究进展

综述了作物抗虫基因工程的研究进展。目前的研究主要集中在Bt毒素基因的修饰及其在植物体内的表达上。在室内和田间的实验表明,对靶标害虫的控制取得满意的结果,并有一些转Bt作物已推广应用。蛋白酶抑制剂基因、外源凝集素基因等是一些在农业上很有应用前景的基因。最后对植物抗虫基因工程研究和应用中存在的问题及其对策进行了分析和讨论。     

基于三者互作解析的虫媒植物病害前沿防控技术研发策略

虫媒病害是我国农业高产稳产的重大威胁之一,粮食作物、经济作物以及柑橘等多年生木本作物的病毒病害、细菌病害给我国乃至全球农业生产带来了严重的损失。介体昆虫在虫媒病害的流行和传播过程中发挥着重要作用,而虫媒病原的抗性基因研究在主要作物中匮乏,介体昆虫的抗性基因研究尚属空白,所以目前农业生产高度依赖化学杀虫剂对虫媒病害进行防治,导致昆虫耐药性和环境污染等问题,严重影响了我国和世界人民"舌尖上的安全"和生态文明建设。因此,深入探索病原—昆虫—植物三者互惠共生、协同进化的机制,研究农业生态系统中多病原、微生物组、昆虫群落包括天敌等生态因子和环境因子,明确病害流行、爆发、控制过程中的机制和调控关键节点,设计靶向性强、生态安全的新型调控剂和植物保护方案,均将为虫媒病毒的绿色防控提供新的理论基础。本文提出了病原—昆虫—植物三者互作的理论假说体系,包括了三者互作的核心、内层和外围组成;简要总结了三者互作的主要科学问题和目前研究现状;明确了现阶段主要集中于植物挥发物、植物激素以及外界环境在病原—昆虫—植物三者互作中的作用研究;分析了未来在三者互作研究过程中可能存在的瓶颈问题;力求为虫媒病害的绿色防控提供有力的理论基础和技术支持。     

拉萨市设施蔬菜病虫害发生情况与绿色防控技术研究

针对拉萨设施蔬菜绿色防控技术发展的需要,对该地区设施蔬菜病虫害发生情况进行调查,开展绿色防控技术研究,形成一套适合西藏实际便于推广的绿色防控技术体系,为绿色防控技术的推广奠定坚实的科学基础。     

植物源生理活性物质与害虫防治

防治害虫的植物源生理活性物质通常分为生物碱、甙类、精油等多种类型的化合物,其来源植物有1000多种。植物源生理活性物质是植物体与害物之间相同进化过程中所产生的自我防卫的化学物质,目前已发现对害虫生长有抑制、干扰作用的这类物质大约有1100余种。植物源生理活性物质植物性农药;害虫防治     

短视频APP对农户绿色防控技术采纳的影响

信息化背景下以抖音和快手为代表的短视频APP（手机应用软件）快速普及应用为数字农技推广提供新途径。以湖北省和河南省770份水稻和小麦种植户样本数据,运用内生转换概率模型验证了短视频APP使用对农户绿色防控技术采纳的影响。研究发现：①37.78%的样本农户使用抖音、快手和西瓜等自媒体短视频APP查询浏览过绿色防控技术信息。影响农户使用短视频APP的因素主要有受访者年龄、教育年限、兼业状态、家庭收入和公职身份。②农户使用短视频APP可以显著提升绿色防控技术采纳概率9.0%~10.4%。且运用倾向得分匹配法、样本调整检验法和安慰剂检验法等进行了稳定性检验,结论依然成立。③研究进一步发现,短视频APP使用主要通过提升农户绿色防控技术易用性感知,进而促进绿色防控技术采纳。因此,在数字经济发展背景下,要善于利用抖音和快手等短视频APP搭建数字农技推广服务平台,要鼓励新型农业经营主体和种植能手参与绿色防控技术的分享与传播。并通过绿色农产品优质优价的市场力量来助力绿色防控技术的推广应用。