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为农林业可持续发展保驾护航

来源:  发布时间:2021-07-30


——植物病虫害生物学国家重点实验室

  
  
  植物病虫害生物学国家重点实验室,1988年12月由原国家计划委员会批准建设,1992年1月通过国家验收并投入正式运行,对国内外全面开放。其依托单位为中国农业科学院植物保护研究所。1996年、2001年、2006年和2011年分别通过了由原国家计划委员会和科技部等委托国家自然科学基金委员会组织的4次评估,成绩良好。
  
潜心钻研迎挑战
  植物病虫害是影响农林业生产安全、生物安全和生态安全的严重生物灾害,是国际社会面临的共同挑战。植物病虫害生物学国家重点实验室针对国家农业生产和科学技术发展的重大需求,重点围绕植物病虫害基础生物学、暴发成灾机理,以及防控基础问题,开展前沿性、创造性和前瞻性研究,培养造就植物保护高层次人才,开展国际国内学术交流,努力建成我国植物保护科学的自主创新中心、国际交流中心、优秀科学家聚集地和高级人才培养基地,为我国农林业可持续发展、粮食安全、生态环境安全和经济安全服务,并在国际相关科学技术研究领域占居重要地位。
  实验室主要从事原生性植物重大病虫害、危险性外来入侵生物和重要农业转基因生物环境安全性研究,重点研究和解决农业有害生物的灾害形成机理,包括群体动力学、生态抵御机制及分子遗传基础等,发展农业生物灾害监测预警与综合治理的新理论、新技术和新方法,实现对农业有害生物的可持续控制。主要包括如下四个研究方向:植物病害成灾机理与综合治理、植物虫害成灾机理与综合治理、生物入侵机制与防控与植保生物功能组学。
  植物病害成灾机理与综合治理主要研究植物病原物的生物学特性和致病机制、植物与病原物互作机制及植物抗病机制、植物病害暴发流行的生态学机理,以及主要农作物重大病害的监测预警和综合治理的理论与关键技术。
  植物虫害成灾机理与综合治理主要研究农作物重大害虫与天敌昆虫的迁飞行为、生殖行为等生物学特性,害虫种群生态学及作物-害虫-天敌之间的协同进化机制,农作物重大害虫监测预警和综合治理的理论与关键技术。
  生物入侵机制与防控主要研究农业外来有害生物入侵的灾变过程、成灾机理、应急控制与持续治理的基础理论,入侵生物的预防预警、检测监测、根除扑灭和区域控制的技术与方法。
  植保生物功能组学主要研究病虫与植物在进攻-防御-反防御过程中的相互作用的分子机制,抗病虫新基因的发掘,广谱、高抗病虫害的优良新种质创制与评价,转基因作物环境安全性评价与控制的新理论和新技术。
  实验室在河北廊坊、河南新乡、内蒙古锡林浩特、广西桂林、甘肃天水、吉林公主岭、新疆库尔勒、山东长岛等我国不同作物生态区建立了野外科学观测实验站并配置了相应的科研条件,其中试验用地3000多亩,实验室和温室面积15000平方米。目前实验室投入使用的大型仪器设备总计26台件。大型仪器涵盖了用于昆虫行为学研究的厘米波垂直昆虫雷达、毫米波扫描昆虫雷达、高空气象探测系统、超速分析仪、气质联用系统和高效液相色谱仪等;用于基因组学研究的实时荧光定量PCR仪、高分辨率熔点分析系统、毛细管电泳仪、核酸蛋白扫描检测系统和多功能扫描仪等,以及超速离心机、激光共聚焦显微镜、冷冻干燥机、倒置荧光显微镜等通用大型仪器设备。基于此,整合形成了6个科研平台:农业昆虫学研究公共平台、植物病害研究公共平台、重大迁飞性害虫的监测预警研究公共平台、转基因生物安全研究公共平台、生物入侵机制与防控研究公共平台和功能基因组学研究公共平台。
  
科研创新带发展
  2011年以来,实验室主持承担了省部级以上及国际合作项目(课题)540项。主要包括作为项目首席科学家主持国家重点基础研究发展计划项目2项,主持国家原“973”计划课题8项;主持国家高技术研究发展计划课题2项;主持转基因生物新品种培育重大专项22项(其中重大课题5项,重点课题17项);主持国家科技支撑计划(科技攻关)课题3项;主持国家自然科学基金150项,其中包括国家自然科学基金重大项目1项、创新群体项目1项、国家杰出青年基金1项、国家优秀青年科学基金3项、重点项目3项;主持国家重点研发计划项目9项;主持国际合作项目41项;主持公益性行业(农业)科研专项经费项目16项等;实验室有8人担任现代农业产业技术体系岗位专家。
  近期,实验室植物与病毒互作研究团队与加拿大农业与农业食品部伦敦研究与发展中心合作在国际知名期刊《植物病理学年评》在线发表了题为“Research Advances in Potyviruses:From the Laboratory Bench to the Field”的综述论文,全面总结了马铃薯Y病毒属病毒的最新研究进展。
  马铃薯Y病毒属是种类最多的植物RNA病毒,在全球的马铃薯、大豆和番木瓜等粮食作物、经济作物和果树上造成严重的经济损失,引起了植物病毒学家们的广泛关注。尽管该属病毒的正单链RNA基因组只包含一个开放阅读框,病毒却能够非常巧妙地利用多聚蛋白切割和RNA聚合酶滑动策略,来产生十余个多功能的病毒蛋白,并通过病毒蛋白之间,以及病毒蛋白与寄主植物复杂的相互作用完成复制、转录、移动和病毒粒子组装等生命过程。与此同时,寄主植物在感知病毒的侵染时,会启动自身多层防线来抵抗病毒的侵染,而病毒又能不断突破寄主植物的抗性而实现成功侵染,其与寄主植物之间的相互作用就像是一场永无止境的“军备竞赛”。在过去的十年中,得益于反向遗传学、细胞生物学、宏基因组学等技术的发展,以及模式植物与病毒互作研究体系的建立,国内外多个实验室从分子层面揭秘了马铃薯Y病毒属病毒的致病机制,丰富了人们对马铃薯Y病毒属病毒的认识,为病毒病的防控提供了扎实的理论基础和宝贵的实践经验。
  在论文中,实验室在与多位植物病毒学家广泛讨论的基础上列举并介绍了十大最重要的马铃薯Y病毒属病毒,总结了该属病毒如何利用不同的策略产生多功能的病毒蛋白从而完成病毒的侵染循环,阐述了病毒克服植物RNA沉默、RNA衰变、蛋白质翻译后修饰和细胞自噬等多层次的抗病毒防御反应而致病的机制,并重点介绍了如何在现有基础研究上利用Tilling和CRISPR等技术获得隐性抗病毒植物的策略。
  
立足人才展未来
  实验室遵循“开放、流动、联合、竞争”的运行机制,积极创造条件,着力营造浓厚的学术氛围和宽松的工作环境,为实验室科研人员进行创新性研究,吸引、造就和培养优秀中青年,以及提高实验室开放人员的层次和开放课题的水平提供了充分条件,已经成为依托单位对外学术交流的窗口。实验室注重发挥老一辈科学家言传身教的作用,引导青年业务骨干潜心科学研究,扎根国内,放眼世界,建立了一支团结、创新、富有活力、学术思想活跃的中青年学术队伍,已形成了植物保护学科国家队的中坚力量。实验室已经成为基础研究与高水平人才培养的重要结合点,在国内相关领域应用基础研究方面具有重要的学术地位,并在国际学术界享有一定声誉。
  今后,实验室将逐步扩大与国际先进实验室交流与合作的强度与深度,逐步提高实验室在国际上的知名度,在机遇和挑战并存的同时,充分发挥国家重点实验室应有的作用。
  

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2021年7月下

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