科研人员在为观察线虫做准备工作。陕西日报 张梅 文/图
科研人员在整理从试验田采集来的土壤样本。陕西日报 张梅 文/图
植物线虫是导致植物病害的四大病原之一，危害几乎所有的粮食和经济作物。它们种类繁多、寄主广泛、防治困难，每年会对陕西的粮食、蔬菜、水果、中药材等农业支柱产业造成严重损失。
2020年，陕西成立国内首个以单个病原物为研究对象并建在田间地头的省级重点实验室——陕西省植物线虫学重点实验室。他们的研究如何服务我省农业产业发展，取得了哪些进展？日前，记者探访了陕西省植物线虫学重点实验室。
搞科研就得啃下“硬骨头”
陕西省生物农业研究所原所长陈志杰，已经带领团队从事根结线虫研究20多年。
根结线虫是一类植物寄生性线虫，会导致作物形成根部“肿瘤”。2000年，陈志杰研究团队首次在关中地区发现根结线虫危害设施蔬菜。在此之前，人们普遍认为线虫在北方不能越冬，但令所有人都没想到的是，这些线虫不仅很快适应了低温的环境，在自然条件下成功越冬，还从大棚扩散到了大田。
2003年4月底的一天，渭南市蒲城县几位年轻人找到陈志杰求助。原来，他们合伙承包了100座大棚种植甜瓜。不管他们再怎么小心翼翼地精心伺候，这些甜瓜苗总是中午打蔫、晚上恢复，不见长势。陈志杰查看后，发现正是根结线虫在作祟。陈志杰团队的研究人员反复研判，却仍然束手无策。
“那几位年轻人瘫坐在地上的样子，深深刺痛了我。我们搞科研，就是为了解决生产中实实在在的问题，再难也得‘死磕’下去！”陈志杰说。也是从那时起，陈志杰团队下定决心要啃下防治根结线虫这个“硬骨头”。
线虫的研究和防治是世界难题。
线虫属线虫动物门，已知的数量有50多万种，其种类、数量仅次于昆虫。它们或寄生于动植物，或自由生活于土壤、淡水和海水环境中。仅植物线虫中的根结线虫就有90多种，还有很多危害植物生长的线虫种类尚未被确定和命名。
虫害和病害是危及作物生长的两大害。与普通虫害不同的是，线虫几乎肉眼不可见，它们往往导致作物打蔫、发黄，在症状上与病害很难区分。同时，不同种类线虫对相同作物、同种类线虫对不同种类作物所造成的危害症状均不同。这也是对线虫研究少、防治难的一个重要原因。
“线虫生命力强、繁殖快。一条单体线虫可以产100只到200只卵囊，一只卵囊有二三百个卵，平均二三十天就可以繁殖一代。线虫一旦到一个地方‘定居’，想要根除会特别难。” 陈志杰介绍，“线虫自身难以移动是它们的一大特点。因此，线虫的防治应该以预防为主，尽量减少人为因素带来的传播。”
20多年来，陈志杰团队找到了设施条件下不用化学农药防治该类病虫害的方法，并初步建立了针对日光温室根结线虫的有效防控体系。
把实验室建在田间地头
然而，现有的研究成果和技术手段还远远不够。
随着气候变暖，线虫对作物的危害越来越严重。据不完全统计，在全世界范围内，线虫每年造成经济作物的损失在1500亿元以上，造成粮食减产12%以上。同时，线虫病害的发生面积还在不断扩大。
有专家指出，植物线虫病害未来将会成为中国农业的第一大病害。随着农业产业结构调整，设施蔬菜、特色水果、道地中药材等成为带动我省农业增效、农民增收、乡村振兴的重要产业，植物有害线虫因其种类繁多、寄主广泛、发病隐蔽、防治困难等特征，也已成为制约陕西省乃至我国农业进一步发展的重要病原物。
“我们对线虫的认识和研究还远远不够，迫切需要从基础理论研究着手，全面认识它们的特性、机理，然后从农业生产的现实出发，构建科学的防控体系。”陈志杰说。
在科学研究中，植物线虫是名副其实的“冷门”。与国内其他省份相比，陕西线虫研究基础也较为薄弱。着眼制约现代农业发展中的植物线虫病害这一重要瓶颈问题，2020年10月30日，陕西省植物线虫学重点实验室在渭南市大荔县冯村镇的现代农业园区揭牌成立。
“陕西省植物线虫学重点实验室将围绕线虫生物学与适应性、线虫与植物互作机理、线虫防控关键技术等方向展开深入研究，为防控植物线虫病害发生进行理论指导，并提出相应防治技术策略。”陕西省植物线虫学重点实验室副主任李英梅说，“我们希望能通过几年甚至几十年的努力，提升植物线虫研究和防治水平，并带动相关高校、科研院所及企业建成陕西省植物有害线虫研究领域的产学研科技成果高效转化与合作平台，为‘一带一路’农产品贸易安全提供技术支持。”
“国内首个以单个病原物为研究对象并建在田间地头的省级重点实验室”，正体现了该重点实验室“面向学科前沿、立足实际需求”的显著特色。面向学科前沿，该重点实验室在组建时就成立了以中国工程院院士、植物病理学专家康振生为主任的学术委员会。学术委员会成员涵盖了植物病理学、线虫分类、植物保护、微生物、有害生物防控等领域的专家。该重点实验室还专门聘请中国农业科学院植物保护研究所彭德良研究员担任主任。20世纪80年代至今，彭德良一直从事植物线虫病害研究，在基础研究和线虫病害防控中均取得了显著的成就。
同时，该重点实验室拥有几十亩面积的试验地，是很多高校院所不具备的，为病虫害的发生规律研究提供了非常好的条件。“事实上，大荔的基地只是我们科研场所的一部分。立足实际需求，充分了解区域线虫分布、发生种类，解决农业生产问题，是我们的使命担当。整个陕西省的田间地头都是我们的试验田！”李英梅介绍，该重点实验室30多名成员，平均每年待在田间地头的时间超过半年以上，足迹遍布三秦大地。
从源头寻找解决方案
作为省级重点实验室，陕西省植物线虫学重点实验室的重要使命是解决制约产业发展的共性问题，为陕西现代农业发展保驾护航。
摸清“家底”是第一步。在前期研究的基础上，该重点实验室团队实地开展细致调查，初步掌握了线虫对猕猴桃和中药材的危害情况，并制订了相应的系统化防治措施。
猕猴桃产业是陕西继苹果产业之后又一个独具特色和国际市场竞争优势的水果产业，也是陕西省“3+X”工程中特色产业的重要组成部分。经过多年的连续监测，陕西省生物农业研究所科研团队发现，根结线虫已经成为近10年对猕猴桃危害日益严重的土传病害。加之猕猴桃“东扩南移”计划的实施，带虫苗木的远距离调运日益频繁，根结线虫随着苗木扩散到了各个种植区。现在，根结线虫的危害已经成为猕猴桃产业发展急待解决的难题。
秦岭南麓是我国西北地区中药材最佳适生区和理想的药源基地，也是我国重要的中药材种植区。随着中药材种植规模不断扩大和种植年限的延长，病虫害已经成为严重影响药用植物产量和品质、制约产业发展的重要问题。“2021年，我们调查了商洛市、汉中市、安康市等中药材种植区病害发生情况。在实际生产中，大家对病害种类识别存在盲目性，不能清楚区分根腐病与根结线虫。经过调查鉴定，我们发现这些病害都是根结线虫导致，且以多年生中药材表现最为严重。”陈志杰介绍。
蔬菜、马铃薯、甘薯……团队成员还在继续调研、鉴定，寻找解决方案。
“我们的首要任务就是摸清陕西植物有害线虫种类、分布区域、危害程度、寄主范围、传播途径、生长发育及繁育过程等基本生物学特征，建立陕西省植物有害线虫数据库，为制订防治策略和方案奠定基础。”李英梅介绍。
“通过调查研究，我们掌握了大量数据。我们希望能在实验室分离出抗病基因，与种业企业合作，繁育出抗病毒的种苗，从源头上对根结线虫进行防治。”李英梅说。
“线虫是生物界的一大类，目前还存在很多悬而未解的科学问题。作为省级重点实验室，陕西省植物线虫学重点实验室将针对这一领域的世界前沿问题，进行深入研究，最终为现代农业可持续发展、乡村振兴提供科技支撑。”康振生表示。（陕西日报 张梅）
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