生物防治:化解植物病虫害传播危机的关键策略

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Agriculture, Ecosystems & Environment 6

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  植物病虫害严重影响粮食安全,传统防治手段存在诸多弊端。研究人员开展生物防治对媒介传播植物病原体影响的研究。结果表明生物防治可降低病原体发生率,这为植物病害管理提供新方向,有助于推动农业可持续发展。

  在全球农业生产的大舞台上,病虫害与病原体如同潜伏的 “杀手”,肆意掠夺着粮食的产量,严重威胁着粮食安全。据统计,它们共同造成了全球 20 - 30% 的农业食品生产损失。其中,由媒介传播的植物病原体引发的疾病,更是如 “定时炸弹”,对全球农业和相关民生造成了沉重打击。比如柑橘绿化病和橄榄快速衰退病,让西方国家的果农损失惨重,经济损失高达数十亿美元;而木薯花叶双生病毒则严重影响了非洲数百万人的食品安全。
面对这一严峻形势,传统的植物病害管理手段主要是使用杀虫剂控制病虫害载体和培育植物品种抗性。然而,这些方法却 “危机四伏”。杀虫剂不仅存在健康和环境风险,而且长期使用容易使害虫产生抗药性,导致药效大打折扣;植物品种抗性的培育则需要漫长的时间,且可能受到气候变化的挑战,难以满足实际需求。因此,寻找一种更安全、更有效的植物病害防治策略迫在眉睫。

在此背景下,来自多个研究机构的研究人员共同开展了一项旨在探究生物防治对媒介传播植物病原体影响的研究。该研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems》上。

为了深入了解生物防治在植物病害防治中的作用,研究人员采用了多种关键技术方法。首先,他们精心筛选了已发表的文献,针对 58 种持续或半持续传播的病原体,构建了一个全球观测研究数据库。在数据处理过程中,运用了元分析和线性混合模型(LMM)等统计方法。元分析用于计算系数 β 的总体效应大小,评估变量之间的关系;线性混合模型则用于分析时间滞后模式下不同因素之间的关系,如向量、病原体和生物防治剂种群的相对增长率等。

研究结果主要从以下几个方面展开:

  • 矢量与病原体的关系:通过对 81 项 “快照调查” 和 61 项 “时间滞后调查” 的元分析发现,病原体的发生率与载体的丰度和感染性密切相关。载体丰度对植物体内病原体发生率的效应大小(β)为 0.21±0.1(P = 0.037,研究数量 n = 16),载体感染性对病原体发生率的效应大小为 0.52±0.2(P = 0.01,n = 5)。这表明,载体在病原体传播过程中起着至关重要的作用,其数量和感染能力直接影响着病害的发生程度。
  • 生物防治剂与矢量的关系:生物防治剂密度对载体丰度有着显著的负面影响,效应大小 β 为 -0.16±0.07(P = 0.016,n = 51)。这意味着生物防治剂可以通过降低载体的数量,来减少病原体的传播风险。在时间滞后调查中也发现,早期生物防治剂的相对丰度(生物防治剂与载体的比例)会对后续载体的丰度产生负面影响(β = -0.17±0.04;LMM,P < 0.001,n = 41),进一步证实了生物防治剂在抑制载体种群增长方面的作用。
  • 时间滞后模式下的其他关系:虽然在时间滞后调查中,没有发现载体与病原体、载体与生物防治剂、病原体与生物防治剂之间种群增长比率的强相关性,但相对载体丰度在某一时间点会对后续病原体发生率产生负面影响(β = -0.34±0.10;LMM,P = 0.001,n = 16)。此外,研究还发现病原体发生率、载体丰度或生物防治剂丰度在某一时间点与后续时间点的相应值呈强正相关,说明这些因素在时间序列上具有一定的稳定性和延续性。

在研究结论和讨论部分,研究成果具有重要意义。一方面,该研究揭示了疾病发生率与载体感染性、载体丰度之间的紧密联系,而生物防治剂能够通过抑制载体数量来减缓疾病的传播。尽管目前田间数据存在一些局限性,如部分流行病学变量的数据稀疏,多数研究只考虑了单一的生物防治剂物种等,但这依然为生物防治作为疾病缓解计划的一部分提供了有力支持。另一方面,研究还指出未来需要开展大规模、重复的田间评估,综合考虑植物、生物防治剂、载体和病原体之间的三方甚至四方相互作用。同时,应加强跨学科合作,打破植物病理学家、昆虫学家、生物防治科学家和种植者之间的学科壁垒,共同推动 “系统科学” 的发展,以更好地评估生物防治在疾病缓解中的实际效果和可行性,确保其能够被种植者广泛接受和应用。总之,这项研究为植物病害防治开辟了新的思路,让人们重新审视生物防治在农业生产中的巨大潜力,为实现农业的可持续发展提供了新的方向和希望。

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