面对蝗灾和植物真菌病害，用科技筑牢防护之墙

出品：科普中国

作者：种粮小队

监制：中国科普博览

民为国基，谷为民命。粮食事关国运民生，粮食安全更是国家安全的重要基础。我们知道，在粮食的生长过程中，科学的种植理念和先进的种植技术十分重要，但其实，预防病虫害也是守护粮食安全的重要手段。

说到病虫害，就不得不提蝗灾和植物真菌病害。前者以风卷残云之势瞬间吃空十亩良田，后者则从根下偷偷潜入，等到人们反应过来却往往“无力回天”。面对这两大“恶霸”，人们有应对的方法吗？

图片来源：veer图库

一、“臭味相投”的群居型飞蝗

还记得2020年初那场全球蝗灾吗？在人类激战新冠病毒之初，一场由沙漠蝗引起的蝗灾悄然从东非渡过红海，进入欧洲和亚洲，到达巴基斯坦和印度。其千里之行给途径国家带来饥饿恐慌，并让许多人担心压境蝗虫是否会威胁我国粮食安全。

依托于热带和亚热带沙漠生存的沙漠蝗不会给我国带来危害，但其“亲戚”——飞蝗在我国历史上却造成许多民不聊生的灾害。

成群的蝗虫 图片来源：veer图库

科研人员发现，成群飞蝗马拉松式的长距离迁飞是造成蝗灾爆发的主要原因，但散居型飞蝗却很少这么干，它们更青睐短途旅行。飞蝗为何会根据种群密度调整飞行对策呢？

在1月4日发表于美国《国家科学院院刊》的一项研究中，中国科学家解释了飞蝗“欲速则不达”的飞行奥秘，为动物的飞行适应策略研究提供了新的视角。

漫天飞舞的蝗虫 （图片来源：DW NEWS)

科学家分析了群居型和散居型飞蝗的体表和粪便挥发物，在35种化合物中鉴定到了一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味，它是一种释放量低但生物活性非常高的化合物4—乙烯基苯甲醚（4VA）。科研人员通过一系列行为实验确定，4VA对群居型和散居型飞蝗都有很强的吸引力，而且这种吸引不分年龄、性别。

二、蝗虫绿色防治成为可能

长期以来，人们对于蝗灾的防治主要依赖化学杀虫剂大规模的喷施。这项研究不仅揭示了蝗虫群居的奥秘，而且使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。

利用人工合成的信息素可以在田间长期监测蝗虫种群动态，为预测预报服务；可以设计诱集带诱集蝗虫，并在诱集带集中使用化学农药或生物制剂将其消灭，从而极大地减少化学农药的使用；还可以根据4VA的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫的聚集。

三、真菌病害：植物的一生之敌

农作物病害是每年造成全球粮食危机的重要因素之一，严重威胁全球粮食和生态安全。其中，植物真菌病害也是威胁植物健康最重要的因素之一。

土传病原真菌--大丽轮枝菌可以侵染200多种农作物，其中包括世界最主要的纤维作物棉花，第二大油料作物向日葵以及第四大粮食作物马铃薯等一系列关系国计民生的重要作物。大丽轮枝菌引起的作物黄萎病每年造成的损失触目惊心，仅棉花一项，直接经济损失就高达200亿元。由于危害巨大、防控困难，至今该菌仍被我国海关总署列为重要的植物病原检疫对象。

受病菌感染的核桃 （图片来源：veer图库）

2016年，科学家发现植物产生的一类小核酸可以跨界传递到病原菌细胞中，通过降解病原菌的毒性基因，从而达到抗菌抑菌的作用。这一“跨界核酸干扰”新路径的发现，驱动了小核酸介导的植物抗病种质培育体系的诞生，也实现了陆地棉抗黄萎病新种质0-1的突破，该项成果为今后全球作物黄萎病的可持续防控指引了方向。

四、菌“口”夺粮，任重道远

从1840年马铃薯晚疫病引发的欧洲社会动荡到现今小麦锈病、水稻稻瘟病触发的大面积粮食减产，时时刻刻都在警醒和鞭策着科研工作者们：威胁从未走远，菌口夺粮任重道远。

图片来源：veer图库

随着现代农业的快速发展，农业生产的集约化程度越来越高，但受全球气候条件、耕作模式等影响，农作物生产中的病害呈现逐年加重趋势。通过深入理解植物的抗病途径、病原菌的致病机理以及病原菌和寄主之间的信息交流，从而为科研工作者研发新的植物保护策略找到突破口，是被历史和实践证明最为有效的途径。