20世纪90年代以来，棉铃虫、小麦条锈病、稻瘟病等重大病虫害相继暴发成灾，在加强防治的情况下，仍然每年损失皮棉1000多万担、粮食1500万吨以上。但相对而言，目前我国在病虫害灾害的预警能力、防灾减灾的理论及技术手段上与可持续控制目标的要求差距很大。为此，我国开展了国家重点基础研究项目（937项目）——“农作物重大病虫害成灾机理及调控基础研究”。

　　病虫害形势严峻

　　彭友良教授说，我国是农作物病虫灾害较严重的国家之一，常见病虫害种类多达1600余种。粮棉作物致灾种类有几十种。它们发生频率高、突发性强，如不加以防治，每年将因病虫害平均损失粮食15%以上、棉花25%以上。90年代以来，多种重大病虫害相继暴发，灾情明显上升，如仅1992年的棉铃虫特大灾害就损失皮棉3000多万担。1990年-1998年病虫害平均发生面积达2.47亿公顷（次），较80年代增加32%。因此，为保证我国粮食供给安全，开展农作物重大病虫害成灾机理和调控基础研究已势在必行。

　　另外，由于端正虫害防治难度加大，带来农药用量剧增、生物多样性被严重破坏、环境污染日趋严重、人畜中毒频频发生等突出社会问题。而开展该项目的研究将有助于上述问题的解决，并可大力促进我国分子生物学、分子遗传学与植物保护学科的交叉，缩短与国际水平的差距。

　　总体目标

　　彭友良教授说，通过该项目的研究，一方面要深入提示病原物致病性及其变异的分子机制和植物特异抗病性的分子机制，探讨持久抗病植物基因工程的途径，力争在病原真菌新小种的形成及其致病机理、植物抗病信号途径新基因的克隆以及植物细胞程序化死亡的机理研究方面取得创新性成果。另一方面阐述虫害灾变的生物学及分子遗传学基础、害虫种群猖獗的环境生态机制，探讨农作物病虫害灾变的预警及调控理论和技术，力争在定量描述害虫远距离迁飞过程、害虫抗药性形成及抗性机理上取得突破。在此基础上，提出主要农作物病虫害的成灾机理和调控理论，使我国在该研究领域达到国际先进水平，并取得如下一批重大具体成果：

　　明确水稻稻瘟菌和白叶枯菌的毒性小种与无毒小种在无毒基因的组成和结构上的差异及地区间小麦条锈菌的分子遗传关系，提出作物病原菌尤其是稻瘟菌新小种形成的理论，建立水稻主要病菌致病性变异的分子检测技术。

　　定位2-3个小麦抗条锈病基因，克隆2-3个抗稻瘟病的基因，确定抗病基因产物中决定特异性识别的功能区域；阐明水稻抗病信号传递途径关键基因的结构和功能，力争在抗病信号途径基因植物研究上有重要发现。

　　确定水稻重要防卫基因表达调控的分子机理，克隆调控水稻过敏性反应的关键基因，力争在细胞程序化死亡的研究上有重大突破；提出持久或广谱抗病作物基因工程的策略和途径。

　　建立小麦条锈菌和水稻稻瘟菌小种流行的预警系统。

　　明确害虫抗药性形成、致害性变异和滞育的分子机理；阐明害虫、植物、天敌三者相互作用的关系，建立害虫区域性暴发成灾的预警系统，在揭示害虫成灾机理上有重大突破。

　　鉴定2-3个害虫抗药性基因；构建3-4个具有高抗逆性和强致病力的害虫生防微生物株系；揭示生物因子（作物、天敌）对害虫控制作用的机理，力争在害虫生态调控的理论上有重大发展，在方法上有重大突破。

　　在国内外核心期刊上发表研究论文200篇左右，其中SCI论文100篇以上，并力争在国际上有重要影响的学术期刊上发表有重要理论突破的论文10-20篇，出版专著5-10部。

　　大力推动学科发展，建立一支高水平的植物保护科学基础研究队伍，并积极培养高素质人才。预计该项目的实施可培养硕士生150名、博士生100名及博士后15名。

　　科学意义

　　 据彭友良教授介绍，该项目的科学意义主要有以下几点：

　　由于该项目将开展病原物致病性及其变异的机理研究，水稻等作物抗病基因、抗病信号传递途径基因以及防卫基因的结构、功能和调控机理研究，以及害虫抗药性产生和种群分化的他子机理研究等等，这些研究将有助于深入认识各种基因的结构与功能间的关系、基因的表达调控规律、细胞信号传递的分子机制等问题。
该项目将研究害虫对寄主植物选择的分子机理、天敌昆虫与害虫间的化学联系等科学问题，这些研究将有助于阐述生物间的信息交流机制。

　　该项目将同时对稻瘟菌的致病性变异机理与小种群体时空动态、棉铃虫迁飞轨迹与迁飞过程中的能量代谢等进行研究，这将有助于揭示生命过程中宏观规律与微观机制间的对应关系。

　　此外，该项目还将联合分子生物学和分子遗传学等方面的专家，鉴定、克隆对植物抗病、虫相关基因以及病原物致病相关基因，这将促进多学科间的交叉和植物抗性分子育种、分子植物病理学等新兴学科的发展和完善。

　　项目特色及创新点

　　彭友良教授说，该项目与国外同类研究相比，具有以下特色和创新点：

　　利用同一病害系统同时从无毒基因变异和品种抗病特异性两方面来解析作物品种抗性丧失机理，并探讨植物广谱抗性和抗性持久化途径。

　　将植物抗病过程分为信号识别、信号途径启动和传递以及防卫反应等3个阶段，并在同一植物上同时进行剖析，有助于系统地揭示植物抗病过程中分子机制间的联系。

　　该项目拟克隆的抗病主效基因、信号传递基因以及防卫基因等均为我国科研人员独自发现或我国作物品种特有的基因，因而具有自主知识产权。

项目组已获得了与其它植物在抗感反应、过敏性反应上存在差异的水稻突变体，预期在植物抗病信号传递途径和细胞程序化死亡机理是有创新性成果。

　　将害虫迁飞种群的形成、运行轨迹与气流定量关系、降落生境选择及定位机理研究与滞育的生理研究等紧密结合起来，从而揭示重大害虫从空间和时间上抗逆境的进化与适应及其猖獗成灾的内在机制，具有系统性。

　　开展了害虫种群分化、抗药性与致害性变异的分子基础研究以及三级营养间的互作机理研究，具有前沿性。

　　从转基因抗虫植物的抗性与原有抗性的关系方面探讨植物抗虫性的有效利用，具有前瞻性。

　　构建了遗传改良生防微生物株系，并研究其致病的分子机理和控害作用，具有创新性。

　　此外，在选题和研究对象上，国外多以拟南芥、果蝇等模式生物为对象，而该项目则以暴发成灾的重大病虫害为对象，从21世纪我国农业可持续发展的需要出发，体现了国家重大需求。

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