行业资讯

行业资讯

及时了解最新行业趋势和市场机遇

中国政策

科技创新引领农业抗性治理新篇章

自1996年美国推广转基因作物以来,全球农业生产模式发生了深刻变革。抗虫害、耐除草剂的转基因玉米、大豆、油菜和棉花等作物在北美和南美洲迅速普及,显著提升了农作物单产和生产效率。这不仅减少了农药使用量,还降低了生产成本和环境压力。

“庇护所”策略的争议与挑战

为延缓目标害虫抗性增长,以孟山都为代表的跨国企业曾推行“高剂量/庇护所”策略。“高剂量”旨在彻底清除敏感害虫种群,防效高达99.99%;“庇护所”则要求在转基因作物田块种植一定比例的非转基因作物,为敏感害虫提供生存空间,稀释抗性基因。然而,这项策略的实际功效一直存在争议。

“庇护所”策略已成为市场进入壁垒的一部分。跨国企业通过专利技术和复杂审批流程,巩固了市场垄断地位。小规模研发机构或新兴企业难以承受高昂的专利授权费用和漫长审批周期,被排除在主流市场之外。这种结构性壁垒限制了技术快速多样化发展,也加深了农户对少数几家公司的依赖。重构开放、公平的竞争生态,打破专利封锁与审批垄断,才能为创新提供空间。

目标害虫抗性与“庇护所”策略的相关性不高。美国对欧洲玉米螟的庇护所策略执行良好,玉米螟确实没有产生抗性,甚至种群密度非常低。然而,这与庇护所关系不大,而是因为玉米螟肠道存在两个针对Cry1Ab的不同受体,使其很难产生抗性。同时,在相同的庇护所策略下,玉米根虫却很快对多种Cry蛋白产生了显著的田间抗性,目前主要依赖于上市较晚且活性更高的Cry34/Cry35双蛋白协同作用。这表明,真正关键的是高剂量和多机理防治,庇护所的作用十分有限。

草地贪夜蛾在南美洲对含Cry1F的转基因玉米迅速产生抗性,也与是否设置庇护所关系不大。真正原因在于玉米中Cry1F的表达量明显低于原核细菌表达量,未能达到有效杀灭害虫的“高剂量”水平。当杀虫蛋白活性不足时,部分“强壮个体”幸存下来并逐渐适应,从而筛选出抗性种群。

抗性演化受多重因素驱动,包括作物布局、害虫种群动态及基因表达环境等,单纯依赖“庇护所”策略难以应对复杂的田间现实。特别是在中国,土地碎片化和生产多样性使得多种作物间作、蔬菜和果树种植,以及防风林、绿化带、村庄周边的林木草丛等,本身就是天然的庇护所。我国玉米大面积连片种植的区域有限,主要集中在黑龙江农垦地区,该地处“冷凉地区”,受虫害影响有限,且虫害主要为玉米螟,Cry1Ab基因完全可以有效控制其危害及抗性产生。

科技创新:抗性治理的根本出路

随着科技特别是人工智能(AI)的进步,挖掘新抗虫蛋白和定向进化现有蛋白变得更加容易,有效避免了因靶标害虫抗性发展而无性状可用的困境。新型抗虫蛋白的挖掘与功能优化正加速推进,效率极大提高。这得益于AlphaFold 3对已知氨基酸序列蛋白结构的准确预测,以及对已知功能与结构蛋白氨基酸序列的再造或重塑,生成大量结构相似的序列,再经过聚类分析和虚拟筛选,筛选出高可能性序列进行实验验证。

多种抗虫基因的聚合也大大降低了目标害虫抗性产生的概率。通过叠加作用机制不同的毒蛋白,害虫需同时发生多个独立抗性突变才能存活,其概率呈指数级下降。通过模拟自然选择压力,设计不易诱发抗性的嵌合蛋白或时序表达系统,可显著延长性状有效寿命。目前清原、大北农、瑞丰、隆平生物等公司,都同时叠加了Cry1Ab、2Ab、1F、A105等不同机理的杀虫蛋白,抗性风险很低。同时,高通量筛选平台加快了新蛋白从实验室到田间的转化效率,形成性状储备梯队。这不仅缓解了抗性发展的风险,也为应对突发性害虫演替提供了快速响应能力。

在生产实践中,因蚜虫、红蜘蛛等其他类型害虫的存在,仍需使用杀虫剂,这本身也可以减缓目标害虫的抗性发展。合理使用化学防治与生物防治手段的协同作用,可降低选择压,延缓抗性基因频率上升。结合精准施药技术,仅在必要时针对非靶标害虫进行干预,避免广谱杀虫剂对天敌群落的破坏。同时,将杀虫剂使用与抗性监测结果挂钩,建立动态决策模型,优化防治阈值和用药时机。这种集成化策略保障了Bt性状的持久有效性,也提升了农田生态系统的稳定性,为未来绿色防控提供了可行路径。

摒弃单一“庇护所”:构建中国方案

单一的“庇护所”策略除了增加农民和种业企业负担,降低实际收益,在多基因聚合情况下实际收益大打折扣,而且与现行种子法的纯度要求相悖。如果庇护所要求10%的种植面积标准,受影响的玉米面积将达到6千万亩,每年的产量损失将达到400万吨。此外,种企还需要承担额外的回交转育、安全评价、品种审定、基地隔离、亲本扩繁、种子生产、混合包装、物流管理和配送等工作,每年造成的潜在损失和社会综合成本约为百亿。大面积推行统一庇护所模式缺乏灵活性,难以适应区域种植结构与害虫发生规律的差异,加之监管难度大,农户依从性低,实际执行会流于形式。

更现实的路径是:基于抗虫蛋白的高活性和在植物体内的高表达,更多新基因的发现和叠加,以及对靶标害虫抗虫蛋白敏感性监测和综合治理策略,既满足高效生态防控需求,又降低生产与管理成本,为应对复杂生产和生物风险提供中国方案。

标签: “庇护所”策略 农业抗性治理 高剂量和多机理防治 中国方案
浏览次数: 81