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與線蟲“死磕” 為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)護(hù)航

——探訪陜西省植物線蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

本報(bào)記者 張梅文/圖
2022年03月01日09:17 | 來源:陜西日報(bào)
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原標(biāo)題:與線蟲“死磕” 為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)護(hù)航

科研人員在為觀察線蟲做準(zhǔn)備工作。

科研人員在整理從試驗(yàn)田采集來的土壤樣本。

  植物線蟲是導(dǎo)致植物病害的四大病原之一,危害幾乎所有的糧食和經(jīng)濟(jì)作物。它們種類繁多、寄主廣泛、防治困難,每年會對陜西的糧食、蔬菜、水果、中藥材等農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)造成嚴(yán)重?fù)p失。

  2020年,陜西成立國內(nèi)首個(gè)以單個(gè)病原物為研究對象并建在田間地頭的省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——陜西省植物線蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。他們的研究如何服務(wù)我省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,取得了哪些進(jìn)展?日前,記者探訪了陜西省植物線蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

  搞科研就得啃下“硬骨頭”

  陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所原所長陳志杰,已經(jīng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從事根結(jié)線蟲研究20多年。

  根結(jié)線蟲是一類植物寄生性線蟲,會導(dǎo)致作物形成根部“腫瘤”。2000年,陳志杰研究團(tuán)隊(duì)首次在關(guān)中地區(qū)發(fā)現(xiàn)根結(jié)線蟲危害設(shè)施蔬菜。在此之前,人們普遍認(rèn)為線蟲在北方不能越冬,但令所有人都沒想到的是,這些線蟲不僅很快適應(yīng)了低溫的環(huán)境,在自然條件下成功越冬,還從大棚擴(kuò)散到了大田。

  2003年4月底的一天,渭南市蒲城縣幾位年輕人找到陳志杰求助。原來,他們合伙承包了100座大棚種植甜瓜。不管他們再怎么小心翼翼地精心伺候,這些甜瓜苗總是中午打蔫、晚上恢復(fù),不見長勢。陳志杰查看后,發(fā)現(xiàn)正是根結(jié)線蟲在作祟。陳志杰團(tuán)隊(duì)的研究人員反復(fù)研判,卻仍然束手無策。

  “那幾位年輕人癱坐在地上的樣子,深深刺痛了我。我們搞科研,就是為了解決生產(chǎn)中實(shí)實(shí)在在的問題,再難也得‘死磕’下去!”陳志杰說。也是從那時(shí)起,陳志杰團(tuán)隊(duì)下定決心要啃下防治根結(jié)線蟲這個(gè)“硬骨頭”。

  線蟲的研究和防治是世界難題。

  線蟲屬線蟲動物門,已知的數(shù)量有50多萬種,其種類、數(shù)量僅次于昆蟲。它們或寄生于動植物,或自由生活于土壤、淡水和海水環(huán)境中。僅植物線蟲中的根結(jié)線蟲就有90多種,還有很多危害植物生長的線蟲種類尚未被確定和命名。

  蟲害和病害是危及作物生長的兩大害。與普通蟲害不同的是,線蟲幾乎肉眼不可見,它們往往導(dǎo)致作物打蔫、發(fā)黃,在癥狀上與病害很難區(qū)分。同時(shí),不同種類線蟲對相同作物、同種類線蟲對不同種類作物所造成的危害癥狀均不同。這也是對線蟲研究少、防治難的一個(gè)重要原因。

  “線蟲生命力強(qiáng)、繁殖快。一條單體線蟲可以產(chǎn)100只到200只卵囊,一只卵囊有二三百個(gè)卵,平均二三十天就可以繁殖一代。線蟲一旦到一個(gè)地方‘定居’,想要根除會特別難! 陳志杰介紹,“線蟲自身難以移動是它們的一大特點(diǎn)。因此,線蟲的防治應(yīng)該以預(yù)防為主,盡量減少人為因素帶來的傳播!

  20多年來,陳志杰團(tuán)隊(duì)找到了設(shè)施條件下不用化學(xué)農(nóng)藥防治該類病蟲害的方法,并初步建立了針對日光溫室根結(jié)線蟲的有效防控體系。

  把實(shí)驗(yàn)室建在田間地頭

  然而,現(xiàn)有的研究成果和技術(shù)手段還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

  隨著氣候變暖,線蟲對作物的危害越來越嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在全世界范圍內(nèi),線蟲每年造成經(jīng)濟(jì)作物的損失在1500億元以上,造成糧食減產(chǎn)12%以上。同時(shí),線蟲病害的發(fā)生面積還在不斷擴(kuò)大。

  有專家指出,植物線蟲病害未來將會成為中國農(nóng)業(yè)的第一大病害。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,設(shè)施蔬菜、特色水果、道地中藥材等成為帶動我省農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、鄉(xiāng)村振興的重要產(chǎn)業(yè),植物有害線蟲因其種類繁多、寄主廣泛、發(fā)病隱蔽、防治困難等特征,也已成為制約陜西省乃至我國農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要病原物。

  “我們對線蟲的認(rèn)識和研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,迫切需要從基礎(chǔ)理論研究著手,全面認(rèn)識它們的特性、機(jī)理,然后從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)出發(fā),構(gòu)建科學(xué)的防控體系。”陳志杰說。

  在科學(xué)研究中,植物線蟲是名副其實(shí)的“冷門”。與國內(nèi)其他省份相比,陜西線蟲研究基礎(chǔ)也較為薄弱。著眼制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的植物線蟲病害這一重要瓶頸問題,2020年10月30日,陜西省植物線蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在渭南市大荔縣馮村鎮(zhèn)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)揭牌成立。

  “陜西省植物線蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將圍繞線蟲生物學(xué)與適應(yīng)性、線蟲與植物互作機(jī)理、線蟲防控關(guān)鍵技術(shù)等方向展開深入研究,為防控植物線蟲病害發(fā)生進(jìn)行理論指導(dǎo),并提出相應(yīng)防治技術(shù)策略!标兾魇≈参锞蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任李英梅說,“我們希望能通過幾年甚至幾十年的努力,提升植物線蟲研究和防治水平,并帶動相關(guān)高校、科研院所及企業(yè)建成陜西省植物有害線蟲研究領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研科技成果高效轉(zhuǎn)化與合作平臺,為‘一帶一路’農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易安全提供技術(shù)支持!

  “國內(nèi)首個(gè)以單個(gè)病原物為研究對象并建在田間地頭的省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”,正體現(xiàn)了該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“面向?qū)W科前沿、立足實(shí)際需求”的顯著特色。面向?qū)W科前沿,該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在組建時(shí)就成立了以中國工程院院士、植物病理學(xué)專家康振生為主任的學(xué)術(shù)委員會。學(xué)術(shù)委員會成員涵蓋了植物病理學(xué)、線蟲分類、植物保護(hù)、微生物、有害生物防控等領(lǐng)域的專家。該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室還專門聘請中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所彭德良研究員擔(dān)任主任。20世紀(jì)80年代至今,彭德良一直從事植物線蟲病害研究,在基礎(chǔ)研究和線蟲病害防控中均取得了顯著的成就。

  同時(shí),該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擁有幾十畝面積的試驗(yàn)地,是很多高校院所不具備的,為病蟲害的發(fā)生規(guī)律研究提供了非常好的條件!笆聦(shí)上,大荔的基地只是我們科研場所的一部分。立足實(shí)際需求,充分了解區(qū)域線蟲分布、發(fā)生種類,解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題,是我們的使命擔(dān)當(dāng)。整個(gè)陜西省的田間地頭都是我們的試驗(yàn)田!”李英梅介紹,該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室30多名成員,平均每年待在田間地頭的時(shí)間超過半年以上,足跡遍布三秦大地。

  從源頭尋找解決方案

  作為省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西省植物線蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重要使命是解決制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共性問題,為陜西現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。

  摸清“家底”是第一步。在前期研究的基礎(chǔ)上,該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)實(shí)地開展細(xì)致調(diào)查,初步掌握了線蟲對獼猴桃和中藥材的危害情況,并制訂了相應(yīng)的系統(tǒng)化防治措施。

  獼猴桃產(chǎn)業(yè)是陜西繼蘋果產(chǎn)業(yè)之后又一個(gè)獨(dú)具特色和國際市場競爭優(yōu)勢的水果產(chǎn)業(yè),也是陜西省“3+X”工程中特色產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。經(jīng)過多年的連續(xù)監(jiān)測,陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),根結(jié)線蟲已經(jīng)成為近10年對獼猴桃危害日益嚴(yán)重的土傳病害。加之獼猴桃“東擴(kuò)南移”計(jì)劃的實(shí)施,帶蟲苗木的遠(yuǎn)距離調(diào)運(yùn)日益頻繁,根結(jié)線蟲隨著苗木擴(kuò)散到了各個(gè)種植區(qū),F(xiàn)在,根結(jié)線蟲的危害已經(jīng)成為獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展急待解決的難題。

  秦嶺南麓是我國西北地區(qū)中藥材最佳適生區(qū)和理想的藥源基地,也是我國重要的中藥材種植區(qū)。隨著中藥材種植規(guī)模不斷擴(kuò)大和種植年限的延長,病蟲害已經(jīng)成為嚴(yán)重影響藥用植物產(chǎn)量和品質(zhì)、制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要問題。“2021年,我們調(diào)查了商洛市、漢中市、安康市等中藥材種植區(qū)病害發(fā)生情況。在實(shí)際生產(chǎn)中,大家對病害種類識別存在盲目性,不能清楚區(qū)分根腐病與根結(jié)線蟲。經(jīng)過調(diào)查鑒定,我們發(fā)現(xiàn)這些病害都是根結(jié)線蟲導(dǎo)致,且以多年生中藥材表現(xiàn)最為嚴(yán)重!标愔窘芙榻B。

  蔬菜、馬鈴薯、甘薯……團(tuán)隊(duì)成員還在繼續(xù)調(diào)研、鑒定,尋找解決方案。

  “我們的首要任務(wù)就是摸清陜西植物有害線蟲種類、分布區(qū)域、危害程度、寄主范圍、傳播途徑、生長發(fā)育及繁育過程等基本生物學(xué)特征,建立陜西省植物有害線蟲數(shù)據(jù)庫,為制訂防治策略和方案奠定基礎(chǔ)!崩钣⒚方榻B。

  “通過調(diào)查研究,我們掌握了大量數(shù)據(jù)。我們希望能在實(shí)驗(yàn)室分離出抗病基因,與種業(yè)企業(yè)合作,繁育出抗病毒的種苗,從源頭上對根結(jié)線蟲進(jìn)行防治!崩钣⒚氛f。

  “線蟲是生物界的一大類,目前還存在很多懸而未解的科學(xué)問題。作為省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西省植物線蟲學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將針對這一領(lǐng)域的世界前沿問題,進(jìn)行深入研究,最終為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、鄉(xiāng)村振興提供科技支撐!笨嫡裆硎。

(責(zé)編:鄒星、魏鑫)

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