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研究人员评估抗草地贪夜蛾（FAW）玉米杂交种，发现其产量高、损伤少，有望助力非洲粮食安全。
# 抗草地贪夜蛾玉米杂交种：非洲玉米生产的新曙光
在非洲撒哈拉以南地区，玉米是保障粮食和收入安全的关键作物。就拿加纳来说，玉米在其全年谷物总产量中占比至少 62%，是当地人的主要热量来源。然而，一种来自美洲的 “不速之客”—— 草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda，FAW），给这里的玉米生产带来了巨大灾难。自 2016 年在非洲首次被发现后，短短两年内，它就迅速扩散到 40 多个非洲国家。这种害虫繁殖能力超强，在适宜的热带气候下全年都能肆虐，让当地玉米产量大幅下降，严重威胁着粮食安全和农民生计。
面对草地贪夜蛾的疯狂侵害，当地农民目前主要依靠喷洒农药来应对。但这一方法不仅成本高昂，每个作物周期往往需要喷洒 5 次以上，而且还会对人体健康、生物多样性和环境造成严重危害，比如可能污染水体。更糟糕的是，加纳农民能获取的玉米品种都对草地贪夜蛾易感，本土玉米的遗传抗性也很有限。在此背景下，为了找到可持续、经济且环保的防治策略，来自国际玉米和小麦改良中心（CIMMYT）、科学和工业研究理事会萨凡纳农业研究所（CSIR-SARI）等机构的研究人员展开了一项重要研究，相关成果发表在《Phytoparasitica》上。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。在实验设计方面，设置了多个实验，包括在 8 个地点进行的田间站评估试验、10 个地点的农场评估试验以及涉及 245 名农民的参与式品种选择试验。在数据处理上，运用方差分析（ANOVA）、最佳线性无偏预测（BLUPs）、相关性分析、路径分析等方法，对实验数据进行深入分析，以探究不同玉米杂交种的特性以及各性状之间的关系。
研究结果
- 田间站多地点实验：研究人员对来自 CIMMYT - 肯尼亚的 3 个抗草地贪夜蛾玉米杂交种（FAWTH1、FAWTH2 和 FAWTH3）和当地一个商业杂交种（Opeaburo）进行评估。结果显示，除了在 Tumu 地区，3 个抗虫杂交种在其他所有地点的产量都显著高于当地对照品种。在这些地点，它们的产量比当地对照至少高出 2630.00kg/ha，产量优势超过 200%。从整体来看，FAWTH3 的产量最高，达到 7117.30kg/ha，FAWTH1 和 FAWTH2 的产量相近。同时，研究发现，与当地对照相比，3 个抗虫杂交种在植株和果穗外观评分上更优，叶片和果穗受到的损伤也更少。在化学防治方面，实验表明，草地贪夜蛾侵害会使玉米产量平均降低 38%，但抗虫杂交种产量降低幅度较小，在 18.6% - 24.19% 之间，而当地对照品种产量降低幅度超过 200%。这充分显示出抗虫杂交种对草地贪夜蛾侵害具有更强的抵御能力。
- 相关性和性状关联分析：通过相关性分析发现，在草地贪夜蛾侵害的情况下，玉米的抽雄和吐丝天数、茎倒伏、植株和果穗外观以及叶片和果穗损伤与产量之间存在低到中等程度的负相关。其中，叶片和果穗损伤之间的正相关性最高。进一步的逐步多元回归分析将相关性状分为四个主要等级。第一等级的性状包括果穗外观、苞叶覆盖和果穗损伤，它们能解释 98% 的产量变异，其中果穗外观与产量的关系最为密切。叶片损伤属于第二等级，通过影响果穗外观和果穗损伤间接影响产量。第三等级的性状如植株外观、50% 抽雄天数和茎倒伏，主要通过与叶片损伤的关联来影响产量。第四等级的性状如 50% 吐丝天数、抽雄 - 吐丝间隔和根倒伏，对产量有间接影响。而植株和果穗高度、每株果穗数等性状对产量没有直接或间接影响。
- 农场平均产量和农艺表现：在农场试验中，3 个抗虫杂交种在各个地点的产量同样显著高于当地对照品种。其中，FAWTH3 产量最高，在母本试验和子代试验中，其平均产量分别达到 7254.99kg/ha 和 6931.01kg/ha。而当地对照品种的平均产量不到 3000kg/ha，比抗虫杂交种低至少 92%。抗虫杂交种的高产量优势主要归因于其良好的植株和果穗外观，以及较少的叶片和果穗损伤。此外，产量与植株外观、果穗外观、叶片损伤和果穗损伤之间存在中度到强的负相关关系，而植株和果穗外观与叶片和果穗损伤呈正相关，叶片损伤和果穗损伤之间的相关性很强且为正相关。
- 参与式品种选择：在参与式品种选择试验中，结果显示在未使用化学药剂干预的自然侵染条件下，绝大多数农民（116 人）首选 FAWTH3，其次是 FAWTH2（71 人）和 FAWTH1（58 人），没有农民选择当地对照品种。而在使用杀虫剂的地块中，总体上 FAWTH3（75 人）仍然是最受欢迎的杂交种，当地对照品种（72 人）次之，然后是 FAWTH2（50 人）和 FAWTH1（48 人）。农民选择这些品种的主要原因包括叶片、雄穗和果穗损伤少、对草地贪夜蛾有耐受性、繁殖能力强、产量高、茎秆健壮、果穗大以及苞叶覆盖好等。
研究结论与意义
综合各项研究结果，这 3 个抗草地贪夜蛾玉米杂交种表现出显著的耐受性，通过减少叶片和果穗损伤，在不同农业生态环境下都能实现高产量。这表明它们具有广泛应用的潜力，有望减少对大量化学干预的依赖，为应对草地贪夜蛾带来的农业挑战提供了可持续的解决方案。同时，农民在参与式品种选择中的积极反馈，也充分证明了这些杂交种的可行性和可接受性。这一研究成果对于保障非洲撒哈拉以南地区的粮食稳定供应意义重大，为当地农业可持续发展带来了新的希望，也为后续玉米品种改良和害虫防治研究提供了重要参考。
