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面對蝗災(zāi)和植物真菌病害,用科技筑牢防護之墻

中國科普博覽
原創(chuàng)
中國科協(xié)、中科院攜手“互聯(lián)網(wǎng)+科普”平臺,深耕科普內(nèi)容創(chuàng)作
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出品:科普中國

作者:種糧小隊

監(jiān)制:中國科普博覽

民為國基,谷為民命。糧食事關(guān)國運民生,糧食安全更是國家安全的重要基礎(chǔ)。我們知道,在糧食的生長過程中,科學(xué)的種植理念和先進的種植技術(shù)十分重要,但其實,預(yù)防病蟲害也是守護糧食安全的重要手段。

說到病蟲害,就不得不提蝗災(zāi)和植物真菌病害。前者以風(fēng)卷殘云之勢瞬間吃空十畝良田,后者則從根下偷偷潛入,等到人們反應(yīng)過來卻往往“無力回天”。面對這兩大“惡霸”,人們有應(yīng)對的方法嗎?

圖片來源:veer圖庫

一、“臭味相投”的群居型飛蝗

還記得2020年初那場全球蝗災(zāi)嗎?在人類激戰(zhàn)新冠病毒之初,一場由沙漠蝗引起的蝗災(zāi)悄然從東非渡過紅海,進入歐洲和亞洲,到達巴基斯坦和印度。其千里之行給途徑國家?guī)眇囸I恐慌,并讓許多人擔(dān)心壓境蝗蟲是否會威脅我國糧食安全。

依托于熱帶和亞熱帶沙漠生存的沙漠蝗不會給我國帶來危害,但其“親戚”——飛蝗在我國歷史上卻造成許多民不聊生的災(zāi)害。

成群的蝗蟲 圖片來源:veer圖庫

科研人員發(fā)現(xiàn),成群飛蝗馬拉松式的長距離遷飛是造成蝗災(zāi)爆發(fā)的主要原因,但散居型飛蝗卻很少這么干,它們更青睞短途旅行。飛蝗為何會根據(jù)種群密度調(diào)整飛行對策呢?

在1月4日發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》的一項研究中,中國科學(xué)家解釋了飛蝗“欲速則不達”的飛行奧秘,為動物的飛行適應(yīng)策略研究提供了新的視角。

漫天飛舞的蝗蟲 (圖片來源:DW NEWS)

科學(xué)家分析了群居型和散居型飛蝗的體表和糞便揮發(fā)物,在35種化合物中鑒定到了一種由群居型蝗蟲特異性揮發(fā)的氣味,它是一種釋放量低但生物活性非常高的化合物4—乙烯基苯甲醚(4VA)??蒲腥藛T通過一系列行為實驗確定,4VA對群居型和散居型飛蝗都有很強的吸引力,而且這種吸引不分年齡、性別。

二、蝗蟲綠色防治成為可能

長期以來,人們對于蝗災(zāi)的防治主要依賴化學(xué)殺蟲劑大規(guī)模的噴施。這項研究不僅揭示了蝗蟲群居的奧秘,而且使蝗蟲的綠色和可持續(xù)防控成為可能。

利用人工合成的信息素可以在田間長期監(jiān)測蝗蟲種群動態(tài),為預(yù)測預(yù)報服務(wù);可以設(shè)計誘集帶誘集蝗蟲,并在誘集帶集中使用化學(xué)農(nóng)藥或生物制劑將其消滅,從而極大地減少化學(xué)農(nóng)藥的使用;還可以根據(jù)4VA的結(jié)構(gòu)設(shè)計拮抗劑,阻止蝗蟲的聚集。

三、真菌病害:植物的一生之?dāng)?/strong>

農(nóng)作物病害是每年造成全球糧食危機的重要因素之一,嚴(yán)重威脅全球糧食和生態(tài)安全。其中,植物真菌病害也是威脅植物健康最重要的因素之一。

土傳病原真菌--大麗輪枝菌可以侵染200多種農(nóng)作物,其中包括世界最主要的纖維作物棉花,第二大油料作物向日葵以及第四大糧食作物馬鈴薯等一系列關(guān)系國計民生的重要作物。大麗輪枝菌引起的作物黃萎病每年造成的損失觸目驚心,僅棉花一項,直接經(jīng)濟損失就高達200億元。由于危害巨大、防控困難,至今該菌仍被我國海關(guān)總署列為重要的植物病原檢疫對象。

受病菌感染的核桃 (圖片來源:veer圖庫)

2016年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)植物產(chǎn)生的一類小核酸可以跨界傳遞到病原菌細胞中,通過降解病原菌的毒性基因,從而達到抗菌抑菌的作用。這一“跨界核酸干擾”新路徑的發(fā)現(xiàn),驅(qū)動了小核酸介導(dǎo)的植物抗病種質(zhì)培育體系的誕生,也實現(xiàn)了陸地棉抗黃萎病新種質(zhì)0-1的突破,該項成果為今后全球作物黃萎病的可持續(xù)防控指引了方向。

四、菌“口”奪糧,任重道遠

從1840年馬鈴薯晚疫病引發(fā)的歐洲社會動蕩到現(xiàn)今小麥銹病、水稻稻瘟病觸發(fā)的大面積糧食減產(chǎn),時時刻刻都在警醒和鞭策著科研工作者們:威脅從未走遠,菌口奪糧任重道遠。

圖片來源:veer圖庫

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的集約化程度越來越高,但受全球氣候條件、耕作模式等影響,農(nóng)作物生產(chǎn)中的病害呈現(xiàn)逐年加重趨勢。通過深入理解植物的抗病途徑、病原菌的致病機理以及病原菌和寄主之間的信息交流,從而為科研工作者研發(fā)新的植物保護策略找到突破口,是被歷史和實踐證明最為有效的途徑。

評論
袁超杰
庶吉士級
面對蝗災(zāi)和植物真菌病害,用科技筑牢防護之墻。
2022-08-18
科普62d7b611
貢生級
2022-08-18
劉海飛123
少師級
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2022-08-18