姚陆铭 | 科学选育抗蚜基因创新研发大豆品种

来源：互联网 2024-11-12 00:18:55 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们

中国是大豆唯一的原产国，我国驯化和种植大豆的历史超过五千年。两千五百多年前成书的《诗经》中记载，“中原有菽，庶民采之”。在传统时代，大豆名列“五谷”之一，是重要的粮食作物。现如今，大豆早已成为了我国居民的优质蛋白的来源之一。据统计，2022年，我国大豆种植面积达到1020万公顷，比2021年增加182万公顷，增幅约21%。随着大豆需求的增长，其病虫害问题也引起了科学家们的强烈关注。

▲姚陆铭

大豆蚜虫是大豆生产中主要的虫害之一，具有发生普遍、暴发面积大、年危害时间长的特点，是危害大豆生产安全的重要害虫之一。挖掘大豆抗蚜资源，分析其中抗蚜基因的遗传规律，明确抗蚜基因的功能，解析其抗性形成的分子机制是防治蚜虫研究的前提基础。近年来随着气候变暖趋势的加剧，世界大豆蚜虫灾害发生的频率不断增加。在农业领域深耕十多年，上海交通大学农业与生物学院副教授姚陆铭的工作就与大豆蚜虫息息相关。为了攻克我国大豆抗蚜难题，他和研究团队通过积年累月的不懈科研探索，成功获得了拥有自主知识产权的具有大豆抗蚜功能的新基因，为大豆抗蚜育种提供了理论基础和新材料，真正将科研成果写在了祖国大地上。

学以致用，不忘农学之本

中国是一个拥有近14亿人口的发展中农业大国。农业在中国历来被认为是国民经济的基础，是安天下、稳民心的战略产业。但是，很长时间以来，农业在大多数人的认知中始终是“面朝黄土背朝天”。在没上大学之前，姚陆铭也曾这样认为。直至本科考入上海交通大学植物生物技术专业之后，他才对这一与人民生活息息相关的领域有了更加全面的认知。

在姚陆铭看来，现在的传统农业与之前相比已经发生了翻天覆地的变化。“随着科技的发展，现代农业更类似于传统农业与现代工业的智能化结合，已然变成了一个十分复杂的体系。”姚陆铭说。而相较于其他行业而言，我国的智能农业基础还比较薄弱。之所以选择这一领域的研究工作，他就是希望自己能够不忘农业之本，扎扎实实为我国的农业发展作出一些实质性贡献。

大学二年级，姚陆铭第一次进入实验室接触到相关领域研究，并在循序渐进的科研探索中，对影响大豆生长的害虫——大豆蚜虫有了初步的了解。姚陆铭介绍道：“大豆蚜虫最早原发于中国、朝鲜、印度尼西亚和俄罗斯等国家，2000年后入侵美国、加拿大和澳大利亚等国家，成为广受关注的世界农业害虫。在我国农业历史上，2004年北方大豆主产区黑龙江省的蚜虫发生面积曾达到139.3万公顷。在北美，大豆蚜虫的传播给大豆生产带来巨大损失，2003年全美大豆蚜虫害发生面积达到300万公顷。”在这一背景下，21世纪初期，美国开始对大豆蚜虫开展十分系统的研究工作。虽然，中国是大豆蚜虫的原发国之一，但是我国对大豆蚜虫在分子层面的研究起步相对较晚。如今，姚陆铭深耕在相关领域，也是希望能够通过和团队成员的共同努力将中国在这一领域的研究创新工作推上新的台阶。

开拓创新，发掘大豆蚜虫抗性基因

常言道：“种瓜得瓜，种豆得豆。”土地是最不会“说谎”的，它靠的是积累实践，是每一位研究者对土地的敬畏与不断地开拓。扎根于农业领域研究多年，姚陆铭深知自己所做的一切研究皆从土地中来，最终还要回归于土地。因为大豆蚜虫在大豆出苗到收获的整个生育周期都可能发生，因此，姚陆铭和研究团队常年奔波于田间地头，土地和农业早已融入了他的日常生活，成为难以割舍的一部分。

功夫不负有心人。在多年的研究探索下，姚陆铭对大豆蚜虫这一生物早已“了如指掌”。他介绍说：“通常来说，大豆蚜虫不同于其他的害虫，它们主要以成虫和若虫在豆株的顶叶、嫩叶和嫩茎上刺吸汁液。严重时布满茎叶，也可侵害嫩荚，造成植株矮小，结果枝和结荚数减少，千粒重降低，苗期发生严重时可使整株死亡，大发年如不及时防治，轻则减产20%～30%，重则减产50%以上。”现如今，几乎我国所有的大豆产区都有大豆蚜虫的分布，因此通过科学手段提高大豆的抗性，减少大豆蚜虫对大豆生长的伤害，提高大豆的产量，对于我国的食品安全至关重要。

但是，这项工作远比想象中复杂。中国的大豆品种类型极为丰富，根据大豆的种皮色、生育期和粒大小，在播种期类型的基础上可以划分为480型。为了能够寻找到最佳的抗蚜基因，姚陆铭和研究团队所做的第一件事就是对大豆品种进行收集，进而再通过人工接种蚜虫，挖掘大豆抗蚜资源，分析其中抗蚜基因的遗传规律，解析其抗性形成的分子机制。“我们主要从分子或DNA等层面科学鉴定哪些大豆基因是抗蚜虫的，哪些基因是驱赶蚜虫的。”姚陆铭说。

十年磨一剑，砺得梅花香。通过一系列科研攻关，姚陆铭团队现如今已经成功筛选出对蚜虫具有抗生性的大豆资源P746，排趋性的大豆资源P203，明确了抗蚜基因Rag_P746、Rag6_P203的功能，获得了拥有自主知识产权的具有大豆抗蚜功能的新基因，研究结果为大豆抗蚜育种提供理论基础和新材料。“在相关成果的基础上，我们就可以把大豆抗蚜性状导入当前大豆的一些主栽品种中去，以减少大豆蚜虫对大豆植株的伤害，提高农作物的产量。除此之外，他们还对其他与大豆有共通性的农作物病虫防御展开探索，从而揭示相关基因对于农作物病虫害防御的普适性特点。”姚陆铭说。

紧跟前沿，推进上海扁豆智能化栽培

“我们在做研究的时候，要经常抬起头来看看前面，因为如果你闷着头一直往前走的话，很可能路就走偏了。”至今，姚陆铭仍清晰地记得自己的硕博导师武天龙教授对他们的殷殷嘱托。扎根豆类作物育种、大豆抗虫性状调控多年，姚陆铭始终紧跟着领域的发展前沿。

近些年来，我国农业环境随着劳动力短缺、人口老龄化的发展面临着极大挑战，并引发了一场新的农业产业变迁。在这一现状下，姚陆铭和团队敏锐地洞察到创新农作物品种及栽培技术、提高农业生产效率，将是这一领域发展的大势所趋。在20多年的蔬菜种植生涯中，青扁豆一直是上海市浦东新区优势蔬菜之一。多年来，在武天龙教授的领导下，姚陆铭和所在团队成员对华东地区的扁豆品种进行了大量改良创新。如今，面对上海地区劳动力短缺的大趋势，他和团队成员也一直在尝试推进扁豆生产的智能化。

▲研究团队合影（前排右一为姚陆铭，左二为团队带头人武天龙教授）

近一年来，姚陆铭和团队建立的具有智能监测系统的温室大棚已初具雏形，未来他们还将基于数据挖掘的智能技术，自动从水、土、肥、种等基本数据中发掘规律，培育适宜一年内不同时期栽种的扁豆新品种，优化针对不同品种的不同种植时期的水肥管理、病虫害防治等的栽培技术，建立适应科技发展及提升产业的智能化连栋大棚核心基地。通过新品种、新技术、新系统、新设施的科学技术发展和提升，使上海扁豆产业能进一步引领全国的扁豆生产。

走得再远，也未曾忘记自己为什么出发。在姚陆铭看来，从事农业研究不能只停留在理论方面，一定要落到实处。而他深耕这一领域研究的初心，便是用科学为人民服务。展望未来，他还将立足大豆蚜虫这一研究领域，筛选出更多抗性资源，同时将团队开发的更多大豆抗性品种真正推广到农业生产中。除此之外，在团队的研究基础上，他们还会根据不同地区病虫的种类及病虫害的特点，将自己的研究种类进行扩展，以更好地助推我国现代农业的发展。

研究之路任重而道远，姚陆铭还将用不懈探索在中国的土地上孕育更多奇迹。

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