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

  • 音舞诗画《家住淮河边》在蚌埠首演

  • 初冬盛景如画

独家策划

推荐阅读
2025年度“十大”科普热词从科技、文化、社会等维度,综合勾勒出2025年我国科普事业发展、科技前沿动态、科学传播与社会文化融合的整体态势和核心方向。
2025-11-21 15:11
枫清科技与麒麟软件达成战略合作,双方将围绕AI技术创新、产品研发、市场拓展等方面开展深度合作,共同推动信创产业生态的完善与发展。
2025-11-21 13:13
走进国家重要野生植物种质资源库辰山中心种子冷库,零下20摄氏度的寒气扑面而来,一排排整齐编号的收纳容器中,是进入“深度睡眠”状态的各类野生植物种子。
2025-11-21 09:53
小雪时节,容易发生感冒、皮肤干燥、关节疼痛及咳嗽等不适,大多因为寒燥外袭、津液失调。
2025-11-21 09:52
当前,关于精神疾病与心理治疗,公众还有哪些常见误解?带着这些问题,本报记者采访了北京安定医院多位专家。
2025-11-21 09:49
2023年11月,“天衍”量子计算云平台正式发布,截至目前,访问量已突破3700万次,覆盖海内外60多个国家和地区的用户,实验任务数超过270万个。
2025-11-21 09:47
20日,记者从南京大学获悉,该校沈树忠院士团队的侯金波博士等人记录了湖北省通山县一处距今约5.4亿年的埃迪卡拉纪化石宝库,并将其命名为“通山特异埋藏化石库”。
2025-11-21 09:38
完成第一阶段6G技术试验,形成超过300项关键技术储备,资本加速布局6G生态……尽管6G网络预计将在2030年开始部署,但我国6G产业布局正加速铺开,呈现政策护航、技术攻坚、资本活跃的特征。
2025-11-20 09:11
谷山梁3吉瓦/12.8吉瓦时储能电站项目建成后,每年预计可向电网输送36亿千瓦时的清洁能源电力。“独立新型储能电站放电时为发电企业,充电时视同电力用户,电网的峰谷电价价差形成利润空间,吸引企业投身于此。
2025-11-20 09:11
中国第一辆蒸汽机车就诞生在我的家乡唐山。我为之骄傲。为此,大学学习机械制造与设计专业的我,毕业后,就一头扎进轨道交通检测设备研发领域。
2025-11-20 04:25
常有人说,发动机是火箭的“心脏”。而我从事的工作是,液体火箭发动机推力燃烧系统高精密产品的生产加工,所以大家都叫我“火箭心脏钻刻师”。
2025-11-20 04:25
四川全口径外送电量已超1.9万亿千瓦时。这一规模相当于江苏、浙江、安徽三省全年用电量之和,标志着四川落实“西电东送”能源战略取得丰硕成果,
2025-11-20 04:25
大国重器又传好消息!江门中微子实验(JUNO)装置建成运行仅两个月,就取得首个物理成果——测量太阳中微子振荡参数,结果比此前实验的最好精度提升了1.5~1.8倍。
2025-11-20 04:35
为促进卫星导航定位产业有序发展,维护国家地理信息安全,我国将对卫星导航定位基准站实行统一规划、统一标准、统一监管。针对目前基准站重复建设、存在数据安全隐患等主要问题,办法规定自然资源部会同有关部门制定全国基准站建设布局规划。
2025-11-19 09:52
18日,我国首个配置冷却塔的“华龙一号”核电机组——中广核山东招远核电项目1号机组顺利完成核岛第一罐混凝土浇筑,标志着该项目一期工程建设全面启动。
2025-11-19 09:51
2020年至2024年间,全球光热发电装机年复合增长率为4.24%,我国同期增长率达11.7%,显著高于全球水平;技术装备国产化率突破95%,释放出产业加速发展的强劲信号。
2025-11-19 05:35
科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,科普与科技创新“同等重要”。
2025-11-19 05:55
日前,由清华大学产业发展与环境治理研究中心和自然科研智讯联合编制的《国际科技创新中心指数2025》报告正式发布。
2025-11-19 05:55
新疆的孩子们在“流动科学课”上被磁悬浮演示、机器人互动、矿物标本展示等吸引了目光;甘肃张掖的科技工作者为大伙儿演示经典科普实验“火焰掌”;上海的科学家们踏上科技节的红地毯赢得公众的掌声……这些生动场景共同勾勒出“十四五”期间我国科普事业的发展印记。
2025-11-19 05:55
如今,在学习中遇到问题可以问人工智能,写作业也可以用人工智能辅助查询信息。正如这名同学所言,生成式人工智能正改变传统的以知识积累和传递为中心的教学模式。
2025-11-18 10:28
加载更多