微生物组学研究与经济作物虫传病害的绿色防控分析_刘金翠.pdf

第 1 期第 53 卷工业微生物作者简介：刘金翠（1998.01），女，汉族，安徽阜阳人，硕士在读，研究方向：企业战略与创新管理等。E-mail：。微生物组学研究与经济作物虫传病害的绿色防控分析刘金翠宁波大学商学院，浙江 宁波 315211摘要：粮食供应与食品安全是世界各国面对的共同问题，在这样的情景下，人类在发展过程中应积极拓宽农业视野，在农业经济发展中加强绿色防控技术的应用，在实现高产的同时，确保食品的质量安全。虫传病毒和细菌在进化与传播中对宿主的代谢与免疫反应会产生较大影响，且影响着介体昆虫的摄食、繁衍行为及和其他虫类群落之间的关系，促进着介体的生长发育，两者逐渐形成了相对稳定的共生关系。文章基于生态化防控的思想，综合了既往微生物组学形成的研究成果，较为详细地探究了农业病虫害的绿色防控技术，以供同行们参考学习。关键词：经济作物；虫传病害；微生物组学；绿色防控；策略应用doi：10.3969/j.issn.1001-6678.2023.01.0041微生物组学研究现状当前，微生物组学研究得到了生命医学、环境科学等诸多学科的高度关注，该领域的研究人员陆续研究分析了人体和其他动物之间的微生物差异，而农业产业的微生物组学研究工作处于初级阶段，长期以来没有获得较大的突破性进展。与人体和动物微生物组学相比，植物根系在生长过程中通过和土壤密切接触，而生成了特定的微生物群落，除了少数由母体植物遗传获得内生菌之外，本代植物寄主基因组同样会对其产生一定的影响，尤其是客观环境因素使其更具复杂性、多变性，但从另一个角度出发，以上内容也为人为调控、干预植物微生物组创造了便利条件，进而辅助增加了农作物的生产量，强化了其各种抗性及优化品质。美国、法国、英国等发达国家在该方面的科研力量不断增加，比如早在 2017年时美国农业部在微生物组学研究方面的财政投入达到 1 590 万美元，并且为水稻、玉米等主要作物生产系统的微生物组学研究投入了 800 万美元的经费1。2虫传病害的分析2.1虫传病毒病害现在已知的植物病毒超过一千种，刺吸式昆虫是 75.0%左右病毒的传播媒介。病毒自身作为十分微小的传染性病原体，采用侵袭活细胞及其他生物体的方式进行繁殖，最后诱发疾病，并且自身对宿主表现出较高的依赖性。在过去的数十年间，植物病毒分子生物学在研究中取得了一定成绩，极大地充实了病毒植物昆虫互相作用的内容，但长期以来，传统的药剂杀虫依然是控制病毒病害的主要措施，但这会使得害虫的抗药性增强，生态环境污染及药物残留量渐进式增加等现实问题直接影响到了食品安全。国外有学者在研究中指出，一些植物病毒对茉莉酸抗虫信号传输渠道能产生一定的抑制作用，部分病毒侵入植物体内通过复制能够显著增强介体昆虫的主观适应性，大量繁殖后会带来明显危害，并且会生成病-虫的互惠共生型关系。2009 年一年内，由烟粉虱传双生病毒诱发的番茄病害造成的经济损失超出了 50 亿元。虫媒基于差异化的机制去传播各种植物病毒，并会利用病毒经部分进化、寄主改变、混合式感染与全球范围内传播等方式生成新型病毒2。2.2由虫传细菌带来的病害当前，国内外对与虫传的细菌性病害研究并不深入，直接造成人们对相关内容的了解不够全面。各类植物与昆虫均是细菌繁衍的载体，叶蝉、飞虱等是其依靠的主要传播媒介，对于虫传造成的细菌性病害，当前国内外还没有研发出防治类药物，若有植被染上这种病症，局部或整体砍伐便是唯一的处理方第 53 卷第 1 期2023 年 2 月工业微生物Industrial MicrobiologyVol.53 No.1Feb.202310-第 1 期第 53 卷法，势必会使生产者承受巨大的经济损失。既往已有研究证实，虫传细菌本体的编码蛋白影响着介体昆虫的定植状况，并且作用于传病昆虫的繁殖及日常行为。鉴于以上情况，应深入研究细菌植物昆虫三方互相作用机制，进而实现趋避传病昆虫的目标。2.3虫传病毒病害和细菌病害的不同首先是症状表现有差异。细菌作用破坏的结果以细胞壁为主，诱导细胞内容物外渗过程或者植物体内水分与营养物质的正常运输过程，故而受害植被的症状表现以腐烂、萎蔫为主。而当病毒侵入植物体内，植物通常不会即刻死亡，其作用机制主要是使植物的生长发育过程发生一定改变，进而使植被的外观（颜色、形状等）出现变化，实质上就是变色或畸形。其次，虫传病毒病害隶属于专性寄生的范畴之内，而相比之下，虫传细菌病害的寄主范畴十分宽广，其中只有很少的病害为专性寄生。关于虫传病毒病害的研究工作起步相对较早，1920 年就有相关资料记载了虫传病毒病害的相关内容，但直至 1967 年才有了首个虫传病毒病害的报道3。对于虫传病毒病害方面进行研究时选用的介体昆虫以烟粉虱与蚜虫为主，而开展细菌病害研究活动时，选择的目标对象以叶蝉与飞虱为主。近些年，关于虫传病毒病害方面的研究深度显著拓展，可供选择的方法也较多，如显微镜鉴定法、寄主接种法等，以上这两种方法在虫传细菌病害研究领域也同样表现出较高的适用性4。最后，因为在体外很难成功培养出虫传细菌，当前国际领域的前沿成果是细菌介体昆虫作物的互相作用。而在这方面展开的研究相对较少，人们期许通过研究虫传病毒、介体、作物之间的互相作用关系，以完善绿色防控工作的执行思路。2.4解读虫传-作物-昆虫之间的作用机理针对虫传细菌病害原所展开的研究分析工作正处于起步阶段，在革兰氏阳性菌体植被相互作用机制分析层面的研究多集中于黏膜蛋白与多肽两大方面，而对于革兰氏阴性菌和昆虫作物机制的研究工作多集中于毒素、凝集因子等方面。综合以上分析内容，黏膜有关蛋白为主要的研究目标，但其可能会对其他方面作用机制研究工作产生一定的制约作用。针对介体昆虫的摄食行为、免疫机能及植被本体给昆虫带来影响的相关机制研究还不深入。3基于微生物组学研究研发新型的绿色防控技术高端科技是成功设计、研发绿色防控手段的重要基础，加强虫传、作物、昆虫三者的相互作用机制层面的研究，以及明确各种植物激素的作用渠道等也对绿色防控的持续发展起到了良好的促进作用。比如植物在生长发育过程中，部分次生代谢物生成量增多，可能会对木虱等病虫害产生一定的吸引作用，可以尝试把这类生物制作成引诱剂，吸附在黄板上，从而提高对介体昆虫的诱集效果。对这种微生物“招揽”到的化学信号和防御机理进行深入研究具有现实意义，能够为植保目标的实现提供全新的理论与技术支持。既往有研究者应用不同方法研究分析植被健康株和发病株根系微生物群落情况，分析总结出其生成的微生物群落结构有差别。在被侵染植被的微生物多样性明显增加的同时，更多根系微生物强化了自身对病原菌的颉颃能力。综合以上研究成果，表明植被在面对病原菌的侵害行为时，根系能采用“招纳”有益微生物群的形式，使微生物群落的结构发生改变，在这样的生理状态下植物的防御水平相应提高6。近些年，新探查到的一些病毒组成员也具备益生功用。科学家在长期、大范围的病毒组分析中，由诸多生态系统内探查到十余万条全新的 DNA 病毒基因组，这就预示着当前地球上还潜藏着大量未知病毒。而当前针对水稻作物根系病毒多样性还没有报道，针对其内潜在的益生微生物种类，人们几乎不知晓。4促进绿色防控技术应用的措施4.1加强基础的建设力度4.1.1增强病虫害的监测预警功能增强病虫害的监测预警功能的具体做法便是以植保工程项目建设情况为支撑，完善智能监测网点布局，在县市区内农业生产局部安装智能虫情测报灯，从而达到监测设备的整体覆盖，并严格落实智能监测网点提升方案的具体要求，建立健全数字化监测预警平台，借此方式使监测预警的时效性与精准度得到保障，使农作物病虫害防控功能在推进过程中有可靠支撑，逐渐实现精准化防控。刘金翠：微生物组学研究与经济作物虫传病害的绿色防控分析11-第 1 期第 53 卷工业微生物4.1.2加大植保系统队伍的建设力度大力培育精通学术知识的植保专家团队与爱岗奉献、业务能力超强的技术指导团队，鼓励合作社组织实践经验丰富的种植大户加入队伍内，加大专业技能培训力度以提升相关人员的技术应用水平，培育出更多技术应用型农业专家，如此不仅能发挥楷模作用，还能完善植保队伍。4.2加大和科研院所的合作力度，促进绿色防控技术标准化应用进程加大和教学、科研单位之间的交流协作力度，结合实际情况研发全新的绿色防控实用型科技，借此方式解决现实应用中绿色防控产品可供选择的种类少、组合过程迟钝、使用功能单一化显著等问题。以促进农作物正常发育生长为主线，不断摸索绿色防控取代化学防治的办法，发挥合力作用，加强技术攻关，研究提升不同生态区技术集成的创新性和标准化的方法，结合种植作物种类差异颁发病虫害的绿色防控技术应用规程与地方性标准，从根本上解决绿色防控技术在过去推广活动中没有依据的现实难题，使防控工作具备安全性、高效性、环保性等属性。4.3促进绿色防控和专业化统防统治的结合积极争取政策性扶持与资金支持，为统防统治服务型制度建设提供科学指导，切实提升管理控制力度，加大自走式喷杆喷雾机、植保无人机等新科技的推广力度，加大药械技能的培训力度，最大限度地提升服务水平，提高统防统治的实际覆盖率，引导更多的服务型组织参与到绿色防控工作进程中，形成强大合力以推动绿色防控方法落到实处，使专业化防治和绿色防控工作齐头共进，在相互促进中取得更大发展。5结语总之，虫传病害会给农业种植带来巨大损失，但传统的植保方法应用不能有效处理现实问题，而绿色防控为农业治理虫传病害提供了新思路。微生物组自身是生态环境内一种很重要的生物因子，在防控虫传病害方面发挥着保障性作用，指导设计出更科学、有效的生态防控技术，确保中国农业生产高产优质，从而创造出更多的经济效益。参考文献1 徐暄,侯旭东,蒋世昌.保护地辣椒土传病害绿色防控技术研究进展 J.安徽农学通报,2021,27(23):116-118.2 周璇.六妹羊肚菌的病害发生原因、规律与绿色防控技术 J.植物医生,2021,34(3):75-78.3 刘鹏程,刘存刚,张素梅.兴化市水稻种传病害恶苗病绿色防控技术要点 J.农家参谋,2021,2021(02):53-54.4 文家富,杨雪竹.商洛市高山茶园芽叶期病害发生与绿色防控技术 J.陕西农业科学,2020,66(9):97-99.5 LUAN JB,WANG YL,WANG J,etal.Detoxification activityand energy cost is attenuated in whiteflies feeding on tomatoyellow leaf curl China virus-infected tobacco plantsJ.Insect Molecular Biology,2013,22（5）:597-607.6 谢春晖,程晶.马铃薯病害绿色防控提质增效技术试验效果初探 J.青海农技推广,2020,74(1):58-61.AbstractFood supply and food safety is a common problem faced by all countries in the world.Under such circumstances,humansociety should actively broaden the agricultural horizon in the development of agricultural economy,strengthen the application ofgreen prevention and control technology,and ensure the quality and safety of food while achieving high yield.During evolution andtransmission,insect-borne viruses and bacteria exert a great influence on host metabolism and immune response,and affect thefeeding b