有害生物绿色防控

Sustainable and Environment-Friendly Agricultural Pest Management

Volume 9 • Number 1 • March 2022

近日，《农业科学与工程前沿》（英文简称FASE）出版了2022年第1期题为“有害生物绿色防控”的专辑。本期专辑特邀中国工程院院士、中国农业科学院院长吴孔明研究员，中国农业科学院深圳农业基因组研究所王桂荣研究员，南京农业大学校长助理、植物保护学院王源超教授，华中师范大学农药与化学生物学教育部重点实验室杨光富教授为组稿人，邀请了植物保护领域知名专家分享他们在有害生物预警监测、田间管理、生物防治、生物农药和基因工程等方面的最新研究成果和观点，本期内容反映了植保领域研究人员和生产人员共同关注的话题，其中创新的观点和方法以及对有害生物绿色防控的新认识，有助于支撑农业绿色可持续发展。

• 专 辑 概 述 •

中国是世界上最大的农业生产国。近年来，在全球气候变化、生物入侵和农业生物多样性降低的背景下，如何减少有害生物造成的农作物产量损失是中国面临的重要问题和重大挑战。Wang等人总结了气候变化对中国两种主要作物小麦和水稻的影响（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021432）。他们回顾了气候变化对农作物及其虫害和病害的影响，一般来说气温升高会增加有害生物的危害，作物产量降低。入侵生物对中国农业可持续发展构成了严重威胁，因此研发监测和控制入侵性有害生物（如草地贪夜蛾）的技术和方法迫在眉睫。过度使用剧毒农药对生态环境和生物多样性造成了相当大的破坏，这也是造成病虫害高发和多发的众多因素之一。此外，了解作物虫害和植物病害之间的互作关系是农业面临的另一个关键挑战，约80%的植物病毒可通过蚜虫、烟粉虱等农业害虫进行传播。为有效解决作物病虫爆发为害、保护生态环境和粮食安全等问题，研发和使用病虫害绿色防控的方法成为农业可持续发展的关键。本期《农业科学与工程前沿》特刊概述了潜在的可持续和环境友好的作物保护方案。

为了防止作物害虫的爆发，先进的监测技术和早期预警系统是作物保护的第一步。利用科学手段监测和早期预警可以为合理的虫害管理提供科学的决策，因此实时监测和早期预警是实现农业可持续发展植物保护战略的重要基础。Wu等人通过研究中国现有的虫害监测预警系统及其应用历史、中国植物保护相关的法律法规，总结了中国虫害监测预警的基本信息。以中国模式为例，阐述如何通过开展国际合作，促进害虫尤其是草地贪夜蛾和蝗虫等跨境害虫在不同国家进行的区域协同管理（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021411）。该文章概述了中国在长期防治重大害虫方面的努力，向世界介绍了中国在作物虫害监测和预警技术方面的经验。

田间管理是传统的绿色有害生物防控技术，如免耕种植、轮作、间作和覆盖栽培等。Shi等人研究发现暴晒土壤可以完全杀灭韭菜迟眼蕈蚊（Bradysia cellarum）幼虫，是一种非常有前景的绿色害虫防治策略（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021402）。不同作物的轮作、间作和覆盖栽培也有助于减少作物病虫害的爆发。Wang等人总结了植物与天敌昆虫之间的互作关系，探讨了在农田中通过种植花卉等植物来吸引天敌的景观管理方法（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021427）。然而，当有害生物在农田中已经建立了大量种群甚至爆发成灾时，这些方法就存在一定的局限性。

农药的利用是最普遍的有害生物防控方法，生物农药（包括生物化学农药、微生物农药和转基因植物农药）因其对非靶标生物毒性低、对有害生物的防控效果好，被认为是有应用前景的理想型农药。生物化学农药是来源于动物、植物和微生物的天然存在的物质，微生物农药是一类高效、高特异性绿色生物农药，主要活性成分是细菌、真菌、病毒或原生动物。其中，最著名苏云金芽孢杆菌等微生物农药已在全世界广泛商业化应用。转基因植物农药是指通过遗传修饰使植物组织表达具有抗虫或抗微生物活性的化学物质、蛋白质或dsRNA等。Qu等人系统介绍了生物杀虫剂在害虫防治中的应用，讨论了目前生物杀虫剂在应用过程中存在的制约因素以及未来的研究方向（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021404）。Xu等人优化了抗植物病毒候选农药NK0238的合成工艺，并对该产品的抗病毒活性和环境安全性进行了评价（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021390）。Zhu等人发现了一个对革兰氏阳性菌具有生物活性的天然环脂肽新家族，通过对WAP生物合成基因簇中的附属基因进行遗传操作，在溶杆菌中产生了新的WAP-8294As，证明了扩大生防化合物谱的可行性（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021410）。此外，结构生物学中对作用靶点的研究为推测分子功能提供了重要的依据，利用基于结构的药物设计策略，Zheng等人制备了一组新型三酮-喹喔啉化合物，这些化合物可用于设计以羟苯丙酮酸双加氧酶为靶点的新型除草剂（https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021401）。

随着生物技术在农业领域的发展，诸如基因编辑等提高植物抗病虫能力的植物保护新方法越来越丰富。人们可以直接以昆虫、病原微生物生长和发育所必需的基因为靶标来控制有害生物，例如昆虫不育和RNA抗病虫技术。此外，一些基因家族虽然不会直接影响有害生物的生长和发育，但是它们可以通过影响植物代谢、阻断病原物传播途径等方式间接地参与作物抗病虫的过程，这些基因家族也是很好的有害生物防控靶标。因此，理解“植物-昆虫-微生物”之间互作关系，发现其中相关的重要基因，应该是当前和未来的研究重点。Huang等人对近几年植物病毒与昆虫互作的研究进行了综述，探讨了利用RNAi技术、基因编辑技术和基因驱动技术来预防昆虫传播植物病毒的新策略（http://doi.org/10.15302/J-FASE-2021389）。

我们希望本期文章中的观点和研究方法可以帮助读者更加深入地了解有害生物绿色防控技术，开辟环境友好型可持续发展农业的新时代。

来源：Frontiers of Agricultural Science & Engineering