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■本报记者 李晨
华东理工大学研究员万年峰课题组与国内外科研人员合作，提出了利用植物基因多样性调控有害生物的下行控害假说。相关研究近日发表于《自然-通讯》。
基于该假说，在农业、森林、草原、湿地、海洋等生态系统增加植物的基因多样性，就能提高植物生产力和品质，增加天敌昆虫，控制和减少病虫害发生。
基因多样性与控害效果
“植物是人类赖以生存与发展的物质基础。”论文通讯作者万年峰说，保护植物免受有害生物危害，即植物保护工作，是科学家和决策者需要关注的课题。
目前，利用生物多样性防控植物有害生物（生物控害），是安全可行的生态环保技术途径之一。
生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体，以及与此相关的各种生态过程的综合，由遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性3个层次组成。其中，物种多样性指群落中物种的数目和每一物种的个体数目。
“此前我们团队研究发现，增加田块中植物物种多样性，如在水稻田旁边种上大豆、玉米等农作物，可以有效实现控害。”万年峰说，但在实际生产中，很少看到不同品种的水稻种在一起。这促使他们思考，假如将不同水稻品种、不同马尾松品系或者不同高羊茅品种混种在一起，会不会也有控害效果。
万年峰解释说，同一个物种内的不同亚种、品种等种群的多样性，其实就是遗传（基因）多样性，是生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。
然而目前基于基因多样性的控害理论和假说相对较少。
间作两个品种足可增强控害效果
鉴于此，研究团队整合了涵盖全球农业、森林、草原、湿地、海洋等生态系统的413个植物多基因与单纯基因的比较试验数据。
“我们筛选了那些用多基因类型和单基因类型做比较的实验结果。”论文共同第一作者、首都医科大学付利宛博士说，例如，实验组为扬麦3号、扬麦4号和扬麦5号间作，对照组为单一品种如扬麦3号，两组实验的对比结果作为该项研究采纳的一组数据。
结果显示，在所有生态系统中，增加植物的基因多样性，可提高捕食性和寄生性天敌的丰度和捕食寄生率，降低植食性昆虫、杂草以及植物病害、线虫的侵害，提升植物产量与品质。
论文作者、复旦大学教授胡跃清介绍，进一步研究发现，就农业、森林、草原等生态系统中的控害效果而言，增加一种基因型和增加两种以上基因型并无显著差别。也就是说，在这些生态系统中，同一个田块间作2个品种和间作3个及3个以上品种，其控害效果差异不明显。
该研究提示，农林草种植者、海洋植物种植者、政府决策者可通过植物间套作实施植物基因多样化种植，如不同水稻品种、林木品系或牧草品种间作，充分利用基因多样性增强植物对病虫草害的抵抗能力以及巧用天敌自然控害的本领。
万年峰强调，这种间作不需要种太多品种，增加一个品种即可。间作过多的品种不但不会增加控害效果，而且不利于机械化种植，增加种植成本。
这项研究表明，增加植物的基因多样性，与增加植物的物种多样性一样，也能够起到在生态系统中控害的效果。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-022-35087-7
