1、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工作的系统性、综合性、科学性和可持
2、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：以分子生物学和基因工程的理论和技术为基础对病虫害
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、、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
15、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
16、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
17、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，将我国棉铃虫划分为热带型、亚热带型、温带型和新疆型，其分别对华南地区、长江流域、黄河流域和新疆地区的气候环境具有高度专化适应性。采用昆虫雷达技术、生理生化分析昆虫标记技术的飞行磨测试等手段，研究明确了棉铃虫在我国的嫌性迁飞规律和迁飞扩散机制。受东亚季风影响，5-7 月温带型一代和二代棉铃虫成虫随偏南风向北迁移，可迁入山西北部、河北北部、内蒙、辽宁和吉林等非越冬区的中温带地区；温带型三代和四代棉铃虫于 8 月中旬以后，随偏北风向南回迁。成虫种群密度过大和所处的不良环境是引起棉铃虫迁飞的主要
18、原因。采用昆虫雷达等技术手段研究棉铃迁飞规律结果表明，棉铃虫迁飞的地面高度一般为 300-500m，具顺风定向特征。在春季、春末夏初、夏季和秋季夜晚一次迁飞时间分别为 9.5h、7h、8.5h 和 10h 左右，迁移距离 150-300km，并据此建立了棉铃虫迁飞轨迹和迁飞路径预测的模拟模型。该项成果获得了 2007 年国家科技进步二等奖。（六）灰飞虱传毒特性与水稻条纹叶枯病毒互作关系研究江苏省农科院创制了灰飞虱带毒免疫检测试剂盒，不仅在水稻条纹叶枯病预测预报及防治中发挥了重要作用，而且在对介体与病毒互作关系研究工作中也发挥了重要作用。首次对灰飞虱-水稻条纹病毒（ RSV）的互作关系进行了明确
19、的分类，对 RSV 流行的“暴发性、间歇性、迁移性” 特点做出了部分解释。通过透射电镜和免疫金标记技术对RSV 在昆虫介体灰飞虱的消化道中肠细胞、卵细胞及卵巢内进行定位，在卵壳和卵内观察到的胶体金标记为灰飞虱的经卵传播提供了直接的组织化学证据。利用 ELISA 和Western blotting 方法证实病毒粒子（ CP）与病毒特异性蛋白（SP ） ，非结构蛋白（NSVC4）之间存在互作关系。结果与灰飞虱作为 RSV 的昆虫寄主并且可以在其体内增殖的结论是一致的；也暗示了 RSV 编码的这几个蛋白在昆虫介体体内可能存在相互调控关系。以上研究结果先后获得国家、省科技进步二等腰三角形奖，其应用技术
20、在推广获得农业部农牧渔业丰收奖二等奖。获得多项国家专利，编制了国家行业标准和省级地方标准。（七）美国白蛾生物防治技术等方面首次研究成功了适合我国美国白蛾发生特点的、利用周氏啮小蜂和 HcNPV 病毒防治美国白蛾的新技术。攻克了利用天敌防治害虫的瓶颈人工大量繁殖白蛾周氏啮小蜂的技术难关，筛选出了理想的繁蜂替代寄主柞蚕蛹，使繁蜂量提高了 84 倍，并做到了常年繁蜂和规模化繁蜂，保证了生物防治的需要。筛选出了防治美国白蛾幼虫的 HcNPV病毒优良菌株，研究出了利用人工饲料大量饲养美国白蛾幼虫而后扩增病毒的新技术，大大提高了病毒的生产量，为规模化利用病毒防治美国白蛾提供了技术保证。通过在美国白蛾幼虫期使用病毒、蛹期释放周氏啮小蜂进行生物防治，有效控制了危害，解决了我国城市园林绿化树木美国白蛾的无公害、无污染防治问题。防治推广面积占全国美国白蛾总发生面积的 1/3 以上。美国白蛾在防治后第二年至第五年有虫株率均保持在 0.1%以下的低水平，天敌的寄生率仍高达 92%，持续控制作用十分显著。解决了国标国内多年没有解决的无污染有效控制美国白蛾的难题，为我国及世界其他美国白蛾发生国提供了一条无污染、持续而有效的防治美国白蛾的新技术，产生了巨大的生态、社会效益。
