本报记者 蒋建科
2023年01月16日08:08 来源：人民网－人民日报
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�
