科研人員在為觀察線蟲做準備工作。陜西日報 張梅 文/圖
科研人員在整理從試驗田采集來的土壤樣本。陜西日報 張梅 文/圖
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)造成嚴重損失。
2020年，陜西成立國內(nèi)首個以單個病原物為研究對象并建在田間地頭的省級重點實驗室——陜西省植物線蟲學(xué)重點實驗室。他們的研究如何服務(wù)我省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，取得了哪些進展？日前，記者探訪了陜西省植物線蟲學(xué)重點實驗室。
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)團隊從事根結(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，陳志杰研究團隊首次在關(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。陳志杰團隊的研究人員反復(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)中實實在在的問題，再難也得‘死磕’下去！”陳志杰說。也是從那時起，陳志杰團隊下定決心要啃下防治根結(jié)線蟲這個“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，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、防治難的一個重要原因。
“線蟲生命力強、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卵，平均二三十天就可以繁殖一代。線蟲一旦到一個地方‘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。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?！?/font>
20多年來，陳志杰團隊找到了設(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。
把實驗室建在田間地頭
然而，現(xiàn)有的研究成果和技術(shù)手段還遠遠不夠。
隨著氣候變暖，線蟲對作物的危害越來越嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，在全世界范圍內(nèi)，線蟲每年造成經(jīng)濟作物的損失在1500億元以上，造成糧食減產(chǎn)12%以上。同時，線蟲病害的發(fā)生面積還在不斷擴大。
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)進一步發(fā)展的重要病原物。
“我們對線蟲的認識和研究還遠遠不夠，迫切需要從基礎(chǔ)理論研究著手，全面認識它們的特性、機理，然后從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實出發(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)重點實驗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)重點實驗室將圍繞線蟲生物學(xué)與適應(yīng)性、線蟲與植物互作機理、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)生進行理論指導(dǎo)，并提出相應(yīng)防治技術(shù)策略。”陜西省植物線蟲學(xué)重點實驗室副主任李英梅說，“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?！?/font>
“國內(nèi)首個以單個病原物為研究對象并建在田間地頭的省級重點實驗室”，正體現(xiàn)了該重點實驗室“面向?qū)W科前沿、立足實際需求”的顯著特色。面向?qū)W科前沿，該重點實驗室在組建時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、微生物、有害生物防控等領(lǐng)域的專家。該重點實驗室還專門聘請中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所彭德良研究員擔任主任。20世紀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，該重點實驗室擁有幾十畝面積的試驗地，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?！笆聦嵣希罄蟮幕刂皇俏覀兛蒲袌鏊囊徊糠?。立足實際需求，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，是我們的使命擔當。整個陜西省的田間地頭都是我們的試驗田！”李英梅介紹，該重點實驗室30多名成員，平均每年待在田間地頭的時間超過半年以上，足跡遍布三秦大地。
從源頭尋找解決方案
作為省級重點實驗室，陜西省植物線蟲學(xué)重點實驗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)展保駕護航。
摸清“家底”是第一步。在前期研究的基礎(chǔ)上，該重點實驗室團隊實地開展細致調(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)之后又一個獨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)研究所科研團隊發(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重的土傳病害。加之獼猴桃“東擴南移”計劃的實施，帶蟲苗木的遠距離調(diào)運日益頻繁，根結(jié)線蟲隨著苗木擴散到了各個種植區(qū)。現(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)模不斷擴大和種植年限的延長，病蟲害已經(jīng)成為嚴重影響藥用植物產(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)最為嚴重?！标愔窘芙榻B。
蔬菜、馬鈴薯、甘薯……團隊成員還在繼續(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)。我們希望能在實驗室分離出抗病基因，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。作為省級重點實驗室，陜西省植物線蟲學(xué)重點實驗室將針對這一領(lǐng)域的世界前沿問題，進行深入研究，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?。（陜西日報 張梅）
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