李文博
2012年韩鹏在法国国家农业、食品与环境研究院,以“番茄-害虫-天敌”为研究体系,开展微生态控制实验
人们常吃的西红柿,属于茄科类蔬菜,它喜欢温暖的生长条件,原产地为南美洲,引入我国已经有400多年的历史。在西红柿的种植大棚或者露天田地里,观察西红柿植株的生长状态,检查害虫——番茄潜叶蛾的踪迹,研究如何开展有效的防控,是云南大学生态与环境学院研究员韩鹏在研究中常做的事情。
番茄潜叶蛾是危害极大的世界性入侵害虫之一,对全球番茄产业的健康发展构成了严重威胁,目前已经入侵我国。生物工程专业出身的韩鹏,对入侵害虫的生态调控,有着许多思考。他长期从事入侵有害生物生态控制研究,以“番茄-害虫-天敌”为重点研究体系,构思如何重新构建一套新的以生物防治为核心的害虫生态调控体系,协调番茄潜叶蛾与本土害虫的综合防控。
外来物种入侵是全球性的问题,番茄潜叶蛾也不过是其中的冰山一角,但在韩鹏看来,从番茄潜叶蛾入手,找到“环境-作物-害虫-天敌”生态互作系统中的突破口,进而为其他入侵有害生物防控提供类似的防控思路,是吸引他不断追逐探索的最大动力。
认清自己 保持好奇
“21世紀是生物学的世纪”,这句话很多人都听过,韩鹏也不例外。他因为听到这句话而在高考填报志愿时选择了湖南农业大学生物工程专业,但等到他进入大学真正开始学习生物工程时,却发现这门专业和自己想象中的差异很大。尽管如此,韩鹏仍在寻找自己感兴趣和擅长的领域去钻研。他说:“认清自己擅长什么更重要,喜欢的不一定是擅长的。”大学4年,韩鹏最终收获的是自主学习、做实验的能力及优秀的英语水平。
2008年,韩鹏考入华中农业大学植物保护专业,开始了研究生阶段的学习。他当时的主要研究对象是转Bt基因抗虫棉。这一品种是在棉花细胞染色体上整合有外源抗虫基因的棉花品种,能减轻棉铃虫等多种害虫的侵害。“转基因抗虫棉如果想大面积推广的话,需要明确它的生态安全性,会不会对其他动植物产生影响,所以我的硕士课题研究的是转Bt基因抗虫棉对蜜蜂安全性的影响。”韩鹏的这项研究是关于作物与昆虫之间关联机理的研究,因为只有了解清楚相关的机理,才能为接下来转Bt基因抗虫棉的推广和种植,提供科学依据。
在韩鹏做转Bt基因抗虫棉对蜜蜂影响实验的过程中,他对文献中提到的设计实验感到困惑,为此他联系了这一英文文献的作者。“我和这位作者建立了联系,一起讨论问题,并且在他的帮助下,发表了新的论文。”韩鹏怎么也没有想到,偶然联系上的英文文献作者尼古拉斯·德纽(Nicolas Desneux)研究员,不仅和他一起发表了论文,而且还向他抛出了橄榄枝,邀请他到法国攻读博士学位。“这是一个不可多得的机遇,我立马就答应了。”2011年,他踏上了前往法国的旅程,开启了新的研究序幕。尼古拉斯也成为韩鹏后来科研生涯中对他影响最深的人之一。
一段奇遇 确定方向
来到法国不久的韩鹏,便迅速适应了当地的生活和工作环境,他一边在法国尼斯大学学习理论知识,一边在法国国家农业、食品与环境研究院(简称INRAe)做研究。INRAe是法国最大的国家农业科研机构,成立于1946年,以基础理论研究为主,为韩鹏提供了很好的科研土壤。他很快发现虫害是欧洲农业面临的巨大问题,特别是2006年以来,起源于南美洲的番茄潜叶蛾自西班牙入侵欧洲大陆,每年造成番茄减产70%,年平均经济损失超过10亿欧元。于是韩鹏以番茄潜叶蛾为重点研究对象,以解决番茄潜叶蛾入侵带来的农业问题为目标,开展新的研究工作。
“我的工作主要是运用‘绿色’的方法对番茄潜叶蛾进行防治。”据韩鹏介绍,番茄潜叶蛾已经对多种杀虫剂产生了抗药性,所以他不打算再使用化学方法,转而采用“以虫治虫”的生物防控方法,培育繁殖番茄潜叶蛾的天敌,通过天敌阻止番茄潜叶蛾的扩散,对番茄潜叶蛾进行防治。
番茄潜叶蛾的天敌在欧洲已通过实验评估,不会对作物产生过多的伤害,只对番茄潜叶蛾害虫产生抑制作用,生物安全性得到了极大的保障。韩鹏并没有满足,他继续开展研究,进一步优化天敌在防控中的效果。他以入侵害虫为研究对象,探索环境非生物因子(如植物营养)如何影响“作物-害虫-天敌”三营养级生态互作关系及群落生态学,重点以“番茄-害虫-天敌”为研究体系,运用绿色高效的防控手段,从而对害虫进行有效防控。
博士毕业后,韩鹏留在法国国家农业、食品与环境研究所工作,担任助理研究员。他的研究重点转向了群落生态学领域,“毕竟番茄上不光只有番茄潜叶蛾这一种害虫,还有其他多种害虫,所以我的工作就是在博士研究的基础上,开始研究如何对两种以上的害虫进行同时防控。”韩鹏的后续研究工作发表在《生态学杂志》(Journal of Ecology)等国际专业期刊上,近期受邀在昆虫学权威期刊《昆虫学年评》(Annual Review of Entomology)上发表综述论文,重点阐述了上行效应(bottom-up effects)在害虫生态调控中的作用。
在法国5年的学习和生活一晃而过,2017年,韩鹏通过在法国工作的巴基斯坦籍同事,和中国科学院新疆生态与地理研究所的研究人员建立了联系,开始准备回国的事宜。“我一直觉得科学研究要保持敬畏心和好奇心,我在和中国科学院新疆生态与地理研究所教授沟通的过程中,发现新疆那边的研究问题非常有趣,值得进一步探索。”
与此同时,韩鹏也注意到,番茄潜叶蛾已经有从欧洲扩散到中亚地区的风险,这可能会对新疆的番茄造成很大的影响。韩鹏介绍,新疆是全球加工番茄的重点产区,番茄潜叶蛾一旦成功入侵和定殖,新疆加工番茄产业将遭受重创。后续的调查印证了韩鹏的担心,“2018年年初,我和同事在新疆番茄种植大棚进行调研的时候,果然发现番茄潜叶蛾进入新疆的踪迹”。至此,韩鹏的研究有了新的目标——帮助新疆番茄进行生物防治研究,构建综合防控体系,保护我国的农业生态安全。
因地制宜 生态防控
韩鹏从过往的研究经验中,了解到欧洲主要生产的温室鲜食番茄利用天敌进行生物防治取得良好的效果。但由于新疆加工番茄为大田种植模式,且气候环境特殊,因此很难借鉴欧洲的防控技术。
为此,韩鹏针对新疆的大田番茄防控应用研究,开展了两方面的工作:一是开展区域性的种群监测,明确入侵种群在大田的季节性种群发生规律;二是采用强化型生物防治,大面积释放天敌,辅助性信息素诱杀技术和迷向技术相结合的防控手段。
除了开展以上的研究工作,韩鹏还主持了上海合作组织科技伙伴计划-自治区国际合作项目“塔吉克斯坦番茄潜叶蛾防控技术试验示范”,他和团队与塔吉克斯坦科学院、农科院开展合作研究,这一项目已于2020年结题。“我们筛选出了1种高效的生物天敌——普通绿草蛉,完成了大田生物防治评价实验,摸索出一套低成本高效的绿色防控技术体系。在当地植保部门和天敌公司的进一步推广下,2019年,塔吉克斯坦全境辐射应用面积约70公顷。”韩鹏介绍道。
在韩鹏看来,将我国成熟的害虫监测技术输出到塔方,结合塔方本土成熟的天敌繁育技术,筛选出高效的生物防治天敌,集成以生物防治为核心的绿色防控技术体系,并推广示范,可以降低塔吉克斯坦国番茄潜叶蛾的种群数量及危害,从而降低其对我国新疆的二次入侵风险。除此之外,与塔吉克斯坦的合作还提升了我国科研机构与塔吉克斯坦科研机构在农业生物安全领域的合作,进一步扩大了我国在中亚地区的学术和科技影响力,为“一带一路”建设中的生态安全问题提供了“中国方案”。
目前,韩鹏正在主持中国科学院STS区域重点项目“新疆新发毁灭性入侵害虫番茄潜叶蛾的跨区域监测预警与防控”,通过智能监测预警、绿色防控技术、跨境合作3个方面的努力,积极应对我国西北番茄潜叶蛾的入侵和扩散。
而在我国的西南地区,外来昆虫入侵形势严峻,在监测、预警、防控方面,尚未形成跨國合作机制。据昆明市农业农村局的报告,番茄潜叶蛾当前已在昆明市番茄、马铃薯作物上普遍发现。2021年,韩鹏离开中国科学院新疆生态与地理研究所,前往云南大学生态与环境学院任职,他想为云南地区的入侵害虫防控贡献自己的力量。
新的团队 新的未来
“我的研究方向不变,还是以番茄潜叶蛾为核心,同时兼顾番茄上的其他害虫,进行综合防控,这是我的核心优势。另外,我还要针对云南的特色产业,比如说烟草、花卉、茶叶等,开展新的研究工作。”韩鹏认为,把握自身在番茄潜叶蛾绿色防控研究上的核心优势,将其发挥到极致,就能为西南地区的入侵害虫防控带来新的研究成果。
目前,韩鹏的团队已初步成形,他的团队全称为昆虫生态与生物入侵治理研究组(EEMIB),已有3位经验十分丰富的研究人员,能够与韩鹏一道形成合力开展研究工作。韩鹏认为,团队的协作意识非常重要,做科研不是独来独往的苦行僧生活,它更需要的是团队成员在一起互相“麻烦”。
2021年11月,韩鹏以共同通讯作者的身份,在昆虫学国际期刊《害虫科学杂志》(Journal of Pest Science)在线发表了题为“番茄潜叶蛾的综合虫害治理:在世界不同地区的实战(Integrated pest management of Tuta absoluta:practical implementations across different world regions)”的综述论文。论文的发表为我国番茄潜叶蛾的实际防控提供了宝贵的技术参考资料,也为番茄潜叶蛾防控的跨国合作研究和技术推广奠定了良好基础。而论文在撰写和发表的过程中,得到了国际同行的大力支持,来自20多个国家的40余家单位的学者参与了撰写或提供了重要技术资料。“这不失为一次国际大合作。”韩鹏如是说道。
近年来,随着国际商贸往来的日益频繁,外来物种入侵风险不断加大。多年从事外来入侵生物防控研究的韩鹏深知,一旦这些外来入侵物种进入农田、草原、湖泊、河流、湿地、森林等生态系统,就会严重威胁我国的生态安全、生物安全、经济安全、粮食安全和人体健康,制约农业农村经济的可持续发展。
想要更好地综合防控农业外来入侵物种,离不开科技支撑。所以在韩鹏的构思里,团队一定要面向国家农业生态安全重大需求,立足云南,辐射东南亚。
一方面,韩鹏团队针对云南高原特色现代农业的虫害和传粉问题,从宏观到微观,从昆虫群落、昆虫个体行为与神经、作物生理、分子等各个层面,开展“作物-害虫-天敌”多营养级互作的昆虫生态学前沿理论研究,为重大害虫生态防控提供科学依据。另一方面,考虑到云南作为我国西南对外开放的门户,外来有害生物入侵形势日趋严峻,他针对重大外来入侵害虫,运用分子生物学、行为学、神经生态学、群落生态学研究手段揭示入侵害虫的迁移扩散规律适应机制,开发绿色防控技术,并推广应用。目前,团队已承担国家级、省级相关项目若干项。
“我很享受现在的研究状态,如果说有什么是我期待的,那就是下一个新的研究成果。”从2011年接触农业外来入侵有害生物生态防控研究至今,韩鹏已走过了11年的科研旅程,但终点仍然在远方,他一往无前,初心不改。
(责编:苏寒山)
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