【大国粮策】带你了解植保专业——给大豆穿上“抗虫铠甲”

同学们，今天跟大家聊聊植物保护专业中的大豆抗虫育种方向，说不定会让你会对农学专业有不同的看法。

想象一下，如果你喜欢的绿植被虫子啃得七零八落，是不是会很心痛？而在农民辛苦耕种的大豆田里，同样面临着虫害威胁。斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、豆卷叶螟，这些豆田里的“干饭王”，每年要吃掉海量的大豆叶子，严重影响产量。另一方面，我们国家的大豆需求量巨大，目前还有很大一部分依赖进口，国家出台了大豆振兴计划、大豆和油料产能提升工程等，就是为了发展大豆，缓解危机。但豆田里的虫子却在跟农民对着干，而且为了保护环境，应对虫害时还要减少使用化学农药。因此，培育天生抗虫的“硬核”大豆品种就成了有效的途径，这就是植保人，特别是大豆育种人的“终极任务”之一。这是一场关乎国家粮食安全、需要硬核科技加持的大豆保卫战。

培育抗虫品种听起来很难，实际上一点也不简单。首先，要寻找大豆品种里的“抗虫尖兵”。培育任何一种作物，种子是基础，不然就是“巧妇难为无米之炊”。国家大豆改良中心种质资源库保存着超过3万余份大豆种质资源，这些种质资源是培育抗虫品种的基础。但是如何从这么多的种质资源中找出抗虫种质又是一个难题。传统方法是把种子种到地里，大豆长成以后依靠人工查看虫子的啃食情况，然后得到是否抗虫的结论。但这种方法需要的周期太长，而且不可控因素太多，例如能应对哪类虫子，对其他种类虫子的抗性如何，都无法判断。

而现在，通过一套病虫害识别的“火眼金睛”系统——高通量表型鉴定技术，能够快速地对作物的抗虫表现进行鉴定，让这个过程变得简单。同时，利用室内饲养害虫，通过温室中设网室的方法，创造适合大豆与害虫生长的环境，在苗期人工接虫，实现了对虫子这个变量的控制，效率比传统方法提升了4倍以上。依靠这套“神装”，南京农业大学大豆研究团队已经从8000多份大豆材料里筛选出像大青豆、港西黄豆等30多份抗虫种质。未来，结合自动化、智能化设备，准确地扫描成千上万株大豆苗在虫害下表现的场景也将成为现实。

找到抗虫材料只是第一步，研究明白大豆为啥能抗虫，它们的“生物铠甲”是怎么回事才更重要。这就不得不说一个超级“酷”的现象，大豆叶片上那些细细的茸毛，类型不同，在抗虫效果上居然也天差地别！比如，拥有“匍匐型”茸毛的大豆，对付豆卷叶螟就特别有一套，在虫子要吐丝卷叶时，因为没有受力点，行动就会受阻。而“直立型”的茸毛就为豆卷叶螟吐丝卷叶提供了受力点。光看表皮绒毛还不够，还得深入到基因组层面！这就要用到基因组学、生物信息学，这些听起来就高大上的“法宝”。通过分析大豆抗虫数据和基因型数据，南京农业大学大豆研究团队成功定位到10多个与抗虫密切相关的关键基因位点（QTL），其中两个对付豆卷叶螟非常给力，这相当于找到了大豆“抗虫铠甲”的制造图纸。

知道了打造天然盔甲的“图纸”，也就是基因位点，也拿到了“好原料”----抗虫种质，接下来就该“打造这副盔甲”，也就是创制新一代抗虫大豆种质。这里就要亮出农学人的“神兵利器”——分子标记辅助选择（MAS）。通过这种技术，就像给大豆育种装上了“基因GPS”，不需要等到大豆长大、被虫子咬过才知道它抗不抗虫，在幼苗时期，通过检测特定的DNA标记，就能精准预判培育的大豆植株拥有的抗虫能力。正是利用这套“组合拳”，南京农业大学大豆研究团队已经成功创制了一批抗虫性能好的“种子选手”。未来还将探索与转基因技术结合，引入外源抗虫基因，进一步提高大豆的抗虫能力。

不仅如此，在此基础上，利用反向思维，团队还开发出一个让“虫害”变“金矿”的跨界玩法：有些大豆品种特别“招虫子”，传统思路是淘汰掉。但是如果把那些容易招引豆青虫（学名豆天蛾幼虫，俗称豆丹）的大豆品种，定向培育成了“豆丹养殖专用大豆”，就让这些大豆品种的“短板”变成“长处”。有的同学可能知道，豆丹在江苏等地可是高端美味，价值不菲。利用这些大豆品种养豆丹，能有效增加养殖户的收入。目前，这个“变害为宝”的金点子已获授权3项专利。所以，这专业是不是很颠覆想象？

这里的课堂也不一样，《生物统计学》是国家一流在线课程；虚拟仿真实验让你利用电脑进行育种设计，完成“大豆品种产量大PK”；团队编写的《试验统计方法》更是国家级规划教材。在这里，本科生就能主持国家级、省级创新项目，研究生更是科研创新的主力军。

同学们，农业是立国之本，种业是农业的“芯片”，农业领域是科技与生命交织、充满无限可能的星辰大海。选择农业，一起用科技，做最“接地气”也最“顶天立地”的事业吧！

出品：农业农村部人力资源开发中心 中国农学会 南京农业大学 光明网

审核：叶文武（南京农业大学植物保护学院教授）