点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:用心“刨地”收获一流研究成果
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

用心“刨地”收获一流研究成果

来源:人民日报2023-01-16 10:42

  郭兆将在观察番茄上烟粉虱的防治情况。

  韩昊霖摄

  人物简介:

  郭兆将,1985年3月生,现为中国农业科学院蔬菜花卉研究所植物保护研究室主任,博士生导师,主要从事蔬菜害虫灾变机理与绿色防控研究。

  郭兆将是中国农业科学院蔬菜花卉研究所(以下简称“蔬菜花卉所”)的学术新星。去年底,凭借一系列出色的研究成果,这位“地里刨食”的85后青年科学家荣获第十七届中国青年科技奖。

  “学农业就是‘刨地’,‘刨地’也能刨出国际一流成果。”郭兆将认为,接地气的农业科研,同样有广阔的前景。

  阐释科学机理,揭开“超级害虫”多食性奥秘

  烟粉虱成虫不足1毫米,看上去很不起眼,却是让农民头疼的“超级害虫”。

  根据其寄主范围的差异,害虫一般分为单食性、寡食性和多食性三大类,烟粉虱是典型的多食性害虫。它能吃包括许多重要蔬菜作物在内的600余种寄主植物,是名副其实的害虫“冠军”。更可怕的是,它不仅通过口器刺吸取食蔬菜叶片汁液,还能传播300多种植物病毒,给蔬菜造成二次伤害。联合国粮农组织将烟粉虱列为全球第二大害虫,是目前唯一被冠以“超级害虫”的农业害虫,也是我国设施蔬菜最主要的害虫。

  用化学农药防治“超级害虫”,虽然效果不错,但存在导致农药残留超标的隐患。郭兆将认为,实现绿色防控,关键要在深入研究蔬菜害虫发生危害规律和灾变机制的基础上,开发新一代高效安全的蔬菜害虫绿色精准防控技术。

  早在本世纪初,郭兆将的导师、蔬菜花卉所张友军研究员就开展烟粉虱多食性研究。近10年来,得益于基因组测序技术的突飞猛进,张友军团队率先完成了烟粉虱全基因组测序工作,为解决烟粉虱的多食性问题奠定了基础。

  然而,面对浩如烟海的基因序列信息,如何开展下一步研究,团队一时没有思路。“如果将基因组比作研究的金库,谁先找到金库的钥匙,谁就能获得宝贵的财富。” 郭兆将介绍,他结合老师的工作,带领团队持续攻关,终于找到了打开“金库”的钥匙。

  2021年,郭兆将团队首次在国际上阐明了“超级害虫”烟粉虱能为害600余种寄主植物的多食性奥秘,相关成果以封面文章发表在国际顶级期刊《细胞》上。这是我国农业昆虫领域的研究成果首次发表在《细胞》上,入选当年由两院院士评选的中国十大科技进展新闻。业界专家评价,这项从0到1的开创性研究,在降服“超级害虫”的道路上迈出了一大步。

  郭兆将团队的研究发现,当蔬菜遭受害虫侵害时会产生一种抗虫次生代谢物酚糖,这种化学物质具有很强的抗虫作用,但积累过多时就不利于蔬菜的自身生长发育。所以,当害虫离开蔬菜不再为害时,蔬菜就会利用自身的解毒基因PMaT1代谢体内的抗虫次生代谢物酚糖,保证自己不受危害。这是蔬菜自己的一种生化防御机制。

  郭兆将向记者解释烟粉虱多食性的“秘密”:在烟粉虱与蔬菜等寄主植物长期的共进化过程中,大约在3500万到8600万年前,竟然神奇地从寄主植物“偷盗”了这个解毒基因PMaT1并成功在自己的肠道细胞内表达,使其也能像植物一样代谢抗虫次生代谢物酚糖,导致植物的生化防御机制失效,从而使取食范围扩大到惊人的600余种寄主植物。

  聚焦基础研究,为破解小菜蛾抗药性提供科学支撑

  人们打农药防治害虫,害虫也会进化、产生抗药性抵御。科学家一直在想办法解决害虫抗药性,从而延长农药的使用寿命。

  小菜蛾就是这样一个具有抗药性的害虫,别看它小,每年在全球造成的经济损失高达数十亿美元。在我国,小菜蛾专挑消费者喜欢的白菜、甘蓝、花椰菜、西蓝花、萝卜、油菜等十字花科蔬菜下手,每年给菜农带来很大的经济损失。

  科学家此前的研究发现,自然界存在一种叫做苏云金芽孢杆菌(以下简称“Bt”)的昆虫病原细菌,它产生的杀虫蛋白可以杀死包括小菜蛾在内的多种害虫,而且对人畜无害,是化学农药的理想替代品。目前,Bt农药已成为全球用量最大的微生物杀虫剂,在控制害虫危害、减少作物产量损失、降低化学农药环境污染等方面发挥了重要作用。

  科学家们没有想到的是,在使用Bt生物农药防治小菜蛾后,狡猾的小菜蛾也随之进化,居然对Bt生物农药产生了抗药性。

  小菜蛾为何不再怕Bt的威力?已有的研究发现,Bt被小菜蛾取食并进入其中肠后,Bt杀虫蛋白能与中肠细胞膜表面的受体蛋白结合,造成细胞膜穿孔和细胞内外渗透压失衡,并杀死小菜蛾。而小菜蛾能形成Bt抗性的关键在于,中肠细胞膜表面的受体蛋白发生变化而阻断其与Bt杀虫蛋白结合,最终使其存活下来。

  “过去的研究多集中于小菜蛾中肠细胞膜表面的Bt杀虫蛋白的受体变化开展,而没有深入研究中肠细胞内的深层次根本性变化。”郭兆将说。经过10多年的攻关,他带领团队揭示小菜蛾对Bt抗性的层级调控模式,深入揭示了小菜蛾对Bt生物农药产生抗药性的原因,为小菜蛾Bt抗性治理提供全新途径,并推动害虫抗药性研究进入基因网络调控时代。2021年,相关研究结果发表于《自然·通讯》等国际期刊上,被国际同行评为“里程碑意义研究成果”,并入选农业农村部评选的“2021中国农业科学十大进展”。

  “未来我将努力让Bt生物农药恢复对小菜蛾的防治效果,实现绿色防治。”郭兆将表示。

  致力成果转化,把实验室研究与农业生产紧密结合

  郭兆将从小就想当科学家。2006年,他以高分考入了山东农业大学植物保护学院。村里的乡亲们对此很不解:“学农业不是和刨地差不多吗,考那么高的分,学个啥不行?”

  进入大学后,郭兆将慢慢体会到,学好农业科技还真离不开刨地。但是,不要小瞧了刨地。“发展现代农业,少了农业科技支撑行吗?”

  大学毕业后,郭兆将考取了张友军的研究生。老师看中他的科研潜力和干劲,给了他不少鼓励和支持。郭兆将也不负老师的期望,全身心投入科研中。从研究生阶段开始,他不一定是每天到实验室最早的,但肯定是走得最晚的,做实验到凌晨两三点也是家常便饭,一年到头几乎没休过节假日。

  “耐得住寂寞,才可能出好成果。”回顾自己的科研生涯,郭兆将如是感慨。

  他告诉记者,一个优秀的农业科学家既要有“顶天”的视野、力争在原始创新实现突破,又要有“立地”的情怀,把研究成果应用到农业生产中去。他把对烟粉虱和小菜蛾的相关研究成果申报了国家发明专利,获得10多项授权。一些大型跨国公司给他开出了诱人的合作条件,但郭兆将不为所动。“我希望自己的成果首先帮助中国农业发展。”他说。

  郭兆将团队和北京大北农集团签订了《生物育种技术合作意向协议书》,联合研发新一代作物害虫绿色防控产品。

  让郭兆将高兴的是,基于小菜蛾Bt抗性机制研究成果,他和团队成员研发的实时荧光定量聚合酶链反应的小菜蛾Bt抗性快速高效检测预警技术,已经在我国10余个省份开展田间示范推广应用,在蔬菜害虫绿色防控上迈出了重要一步。

  “当年选学‘刨地’,看来是对的。”郭兆将笑着说。

  记者 蒋建科

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 广西:凝心聚力 恢复生产生活秩序

独家策划

推荐阅读
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
耄耋之年,她坐着轮椅来到采访室,一身深蓝素装,神情温和。她,就是“七一勋章”获得者、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。1960年,钟掘毕业后来到岳麓山下的中南矿冶学院,一头扎进被人称作“傻大黑粗”的冶金机械行业。
2026-07-09 09:49
中国科协第十一次全国代表大会是在“十五五”开局之年召开的一次重要会议,是科协系统和广大科技工作者的一次盛会。实践充分证明,我国科技工作者始终胸怀祖国、服务人民、勇攀高峰、敢为人先,不愧为党和国家充分信赖的优秀队伍和建设科技强国的中坚力量。
2026-07-09 09:49
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
一生钢铁报国,一生慷慨无私。崔崑院士走了,但他留下的,是钢的筋骨,是火的温度,是一颗永远滚烫的赤子之心。
2026-07-08 09:45
在河北雄安人工智能产业园的一楼展厅里,一台工业机器人正利落地演示货物搬运,机械臂精准而有力;楼上,键盘敲击声此起彼伏,研发人员专注地写着代码。产业园一年前才“开业”,如今已成为人工智能公司发展的产业高地。这里诞生的国内首个处理结构化数据的通用大模型,适用于多个工业场景;这里诞生了便携式颅脑出血检测分析仪,让医学检查更加快捷便利……
2026-07-07 09:44
从“争第一”的局部超越,到“创唯一”的向上突围,再到“守专一”的产业韧性,这三重创新路径相互交织,共同勾勒出中国从“世界工厂”迈向“创新引擎”的壮阔图景
2026-07-07 09:42
近日,在内蒙古阿拉善盟额济纳旗东风镇古日乃嘎查的航天育种试验基地内,曾搭载实践十九号卫星的荒漠肉苁蓉“太空种子”,在地面选育试验中取得关键进展——首批试验植株成功开花。
2026-07-07 09:40
高校专业目录的更新,绝非简单的名称变动,而是立足国家需要、顺应产业发展、面向科技前沿之举。新农科教育已不再是单纯的“种地养猪”,而是要有系统思维和交叉学科背景,特别是打破农学、工学、理学等传统学科壁垒。
2026-07-07 09:39
加载更多