吴孔明，博士，研究员。中国农业科学院植物保护研究所所长兼植物病虫害生物学国家重点实验室主任，并任中国植物保护学会理事长和《植物保护》主编等职。

 

长期从事棉花害虫生物学与控制技术研究工作。先后获得国家和省部级科技奖励8项，主持完成的“棉铃虫区域性迁飞规律与监测预警技术的研究与应用”于2007年获国家科技进步奖二等奖。发表研究论文200余篇，其中国际SCI源刊物论文80余篇。关于Bt棉花对棉铃虫和盲椿象种群生态调控的研究论文分别于2008年和2010年发表于Science杂志。1998年获国务院政府特殊津贴，1999年被农业部授予有突出贡献的中青年专家荣誉称号，2006年获第九届中国青年科技奖和国家杰出青年基金，2007年入选人事部“新世纪百千万人才工程”。

 

 

棉铃虫是世界性重大致灾害虫之一，可危害棉花、玉米、小麦、大豆和蔬菜等多种农作物。20世纪80年代末和90年代初期，棉铃虫在我国黄河流域和长江流域连年暴发成灾，给农业生产带来严重威胁。据农业部统计，仅1992年棉铃虫在各种作物上累计发生面积达2192万公顷，虽经大力防治，仍然造成直接经济损失60亿元。

 

在国家杰出青年基金等项目的支持下，中国农业科学院植物保护研究所所长吴孔明研究员带领的研究团队以棉铃虫和转基因棉花为主要研究对象，对棉铃虫的迁飞习性和棉铃虫的监测预警以及转基因棉花对棉铃虫持续控制技术等方面进行研究。该研究团队发表了一系列具有国际影响力的论文，为我国棉铃虫的防治提供了科学依据。

 

 

棉铃虫是夜蛾科昆虫的一种，整个发育过程包括卵、幼虫、蛹和成虫。以往的研究认为棉铃虫是一种能够越冬的昆虫，冬天以滞育蛹的形式在寄主根际附近的土中冬眠。

 

“我们在上世纪80年代末90年代初曾发现某个地方没有棉铃虫，但是突然几天就会出现一大批棉铃虫。”吴孔明说，“我们当时猜测是不是棉铃虫能够迁飞，当时对判断这个虫子是当地长出来的，还是别处迁飞来的问题都没有人研究，也没有任何科学的记录数据。”

 

20世纪90年代棉铃虫在我国连年暴发，虫灾的突发性给监测预警带来很大的难度，为了搞清造成这种现象的机制，吴孔明带领他的团队对棉铃虫迁飞机制进行了系统研究。

 

团队在山东渤海湾的一个小岛设立监测站，利用雷达遥感对经过这里的虫子进行夜间迁移监测。这里是各种昆虫迁飞必经的通道，而且没有农作物，因此可以确定从监测站上方经过的昆虫全部处于迁飞过程中。他们把飞行中的昆虫引诱下来，对飞行中的昆虫种类、生理代谢及飞行需要的温度、风速等进行研究。

 

研究发现，棉铃虫不但具有越冬能力，而且也具有兼性迁飞的特性。像大多数靠跨越空间越冬的昆虫一样，棉铃虫在进化过程中准确地掌握了整个东亚的气候变化和季风循环的关系，每当栖息地的环境温度不适宜或食物不过充足时，它们就会起飞，随着这些季风跨越渤海湾进行迁飞。

 

棉铃虫一般在黄昏前后开始大量起飞，晨昏时刻降落，整个夜晚可持续飞行7～10个小时（依黑夜时长而变）。它们非常聪明，会准确利用风向、湿度和温度等实现定向最有利的飞行。它们像是“乘坐”着季风，飞到一个适合生存的新环境时就会停下。

 

“如果搞清了棉铃虫什么时候起飞，什么时候降落，跟风有什么关系等问题，就可以模拟昆虫在空中的轨迹运动，知道它从哪到哪，对预测预报很有帮助。同时对于棉铃虫的防治、转基因棉花的商业化及其他转基因作物的布局等都起到科技上的支撑。”吴孔明说。

 

据介绍，通过十几年的数据收集和研究，中国农业科学院植物保护研究所与其主要合作单位——全国农工业技术推广中心结合棉铃虫发生数据库和监测网络建设，建成了以多种预报方法和预报模型为内核，以长期预报、中期预报和短期预报相结合的棉铃虫检测预警技术体系。

 

“我们对棉铃虫的关注，不仅研究棉铃虫的监测预警系统的建立，而且还关注棉铃虫的防治，其指导思想是综合多种技术实现持续控制。”吴孔明说。

 

根据资料，在上世纪80年代初的时候，我国治理农业害虫主要通过喷洒农药。农药会使害虫产生抗药性，于是农药的浓度和喷洒的频率越来越高，害虫的抗药性越来越大，最后导致使用1605等剧毒农药对付害虫。造成农药成本不断提高，带来了严重的环境污染和人类食品安全的隐患。

 

随着社会的发展，百姓对食品安全和环境安全的要求越来越高，喷洒化学农药为主的防治措施已经不能满足农业生产需求。利用转基因抗虫作物控制害虫危害这一高新技术应运而生，现已在许多个国家推广和应用，在中国也有10年的历史。

 

吴孔明带领的课题组对我国华北地区广泛种植转Bt-Cry1Ac基因抗虫棉花（简称Bt棉花）对棉铃虫种群区域性的生态调控作用进行了系统研究，表明Bt棉花实现了对棉铃虫的有效控制，使棉铃虫种群数量急剧下降。研究成果在美国《科学》杂志发表，产生了广泛的影响。

 

据吴孔明介绍，Bt其实是一种细菌，对棉铃虫有比较明显的防治效果。以前都是通过发酵，用于制作农药。现在利用转基因技术，把这种细菌的杀虫基因转入到棉花里面，给棉铃虫制造一个“死亡陷阱”。

 

棉铃虫是杂食性昆虫，玉米、大豆、花生、棉花、蔬菜等都是其寄主，但主要吃植物的花、果、蕾等繁殖器官。6月份正是棉花现蕾期，为棉铃虫提供了良好的食物来源。转基因棉花防治棉铃虫就是通过切断棉铃虫的食物链，使得棉铃虫到第二代的时候因为“食物中毒”而导致种群的“青黄不接”。

 

“因为转基因棉花只对棉铃虫等几种鳞翅目害虫起作用，相对于化学农药的广谱性杀伤作用而具有显著的绿色防控特征。”吴孔明指出。

 

 

虽然Bt棉花对棉铃虫的控制非常成功，但吴孔明想得更长远。

 

“现在我们觉得转基因棉花对棉铃虫防治是非常有效的，但是也不能保证棉铃虫对转基因棉花不产生抗药性。我看到过因为害虫产生抗药性而导致大暴发的事件，所以不希望类似事件再次发生。”吴孔明说。

 

吴孔明团队对棉铃虫Bt棉花抗性机理与防治的技术进行了长期研究，在国际上创造性地提出了利用小农模式下玉米、小麦、大豆和花生等棉铃虫寄主作物所提供的天然庇护所延缓棉铃虫对Bt棉花抗性的策略。

 

吴孔明介绍，国际上为了解决棉铃虫对转基因作物产生的抗性，一般会要求农户种转基因棉花的同时必须种普通棉花，这样普通棉花中的棉铃虫属于敏感棉铃虫，通过与产生抗性的棉铃虫杂交，降低棉铃虫的抗性，从而为转基因棉花提供庇护所。

 

但是我国农村大多是农户分散种植，不能实现某种作物规模化种植。针对我国国情，和对棉铃虫迁飞规律的认识，吴孔明提出利用我国农户小规模多作物种植模式提供的天然庇护所延缓棉铃虫的抗性进化速度的新观念。

 

“对棉铃虫的监测预警和控制是世世代代的问题，我虽然研究棉铃虫有20多年的历史，但是也不敢说对棉铃虫就全面了解。我们有很多工作去做，棉铃虫自身防控不能放松，针对棉铃虫的研究对于其他害虫有效治理的经验都有非常好的指导和借鉴意义。”吴孔明说。

 

据了解，吴孔明对棉铃虫对转基因棉花抗性的研究规模较大。其实验选取中国最具代表性的6个省份设100个观测点，对棉铃虫进行连续性、长期性观测，在棉铃虫与环境的关系、与转基因棉花的关系、产生抗性的机理以及种群变化过程的内因和外因等有全面而系统的研究。

 

“生物的研究是一个长期的过程，不能一蹴而就，接下去我们还有很多工作要做。”吴孔明说，“关于棉铃虫我们还有很多未知的东西，比如对于昆虫迁飞的昆虫自身原因、生理生化遗传学上的调控等微观方面还需要去研究，对于减缓棉铃虫抗性进化的原理和方法等也是今后努力的方面。”

 

《科学时报》 (2010-11-01 A4 科学基金)