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大小不一的箱子排成一排,放在实验室的架子上和桌子上。 箱子里有各种各样的东西。 有的是植物,有的是麦麸,有的是液体。 但是,无论是植物上,还是麦麸里,都饲养着密密麻麻的昆虫。 蚜虫、棉铃虫、地虎、金龟子……这些虫子都是重要的农业害虫。 但是,这里还有另一个身份——受试者。
在植物保护研究中,养殖害虫是基础性工作之一,所有从事植物保护研究的科研人员都是从养殖害虫、了解害虫开始的。
新京报记者实地走访了中国农科院植保所养殖害虫的实验室,了解了害虫的秘密和农业科学家们饲养害虫的故事。
养害虫的人。 新京报记者王威摄影制作
饲养害虫,既是研究又是学习
寒冬的北京,寒流还在肆虐,室外温度接近0,人们习惯呆在温暖的室内。 但在植保所植物病虫害生物学国家重点实验室的房间里,温度和湿度远远高于普通房间,像南方夏天一样温暖湿润,是昆虫生长的最佳选择。
在中国农科院植保所李克斌研究员的实验室里,几个学生正在伏案工作,面前摆放着烧瓶、培养皿、显微镜等。 他们把土壤溶解在水中沉淀,分离出水中的微小虫子并放入培养皿。 几寸大的培养皿中,可能有数千万只虫子,只有在显微镜下才能看到水中密密麻麻的丝状虫子。
另一边的桌子上,一排更大的塑料盒铺着一小块点心。 在这个小块上面,满是肉一样的小虫。 这些虫子是地虎,主要是危害花生等作物的迁飞性害虫,成虫可以迁飞数千公里。
在这栋大楼里,李克斌有三个养殖这些害虫的实验室,饲养了十多种农业害虫。 在夏天,这个数量会增加。
科研人员在做实验。 北京新闻记者王威摄
“养殖害虫是一项基础性工作,是所有植物保护研究者的必备技能,”李克斌说。
从事植物保护研究的人,最初都是从害虫养殖开始的。 李克斌的学生是的,他自己当时也是。 李克斌最初开始饲养这些虫子还是20多年前的1993年。 李克斌告诉记者,那一年,他本科毕业后从事硕士研究工作,做的第一件事就是养殖家蝇,也就是苍蝇。 苍蝇是高蛋白昆虫,可制成复合氨基酸产品,充当动物饲料添加剂,甚至食品添加剂等。 硕士毕业后,李克斌进入中国农科院植保所,从事迁飞性害虫的研究。 那时养得最多的是粘虫,粘虫是历史上农业危害极大的害虫,食谱广,飞来性强,间歇爆发,危害非常严重。
作为植物保护研究者,害虫是必然的研究对象,但田间害虫具有季节性,不可能多年。 因此,养殖是最佳途径,随时可以进行研究、实验。 而且对于刚进入科研领域的学生来说,养殖这些害虫也是了解害虫的最好方法。
抓虫子,其实也很有趣
在植保所,几乎所有的农业害虫都有科研人员养殖,新入学的学生可以第一时间接触、播种、养殖这些虫子,了解它们。
尽管如此,他们还是需要去田地的地头,寻找和捕获各种各样的害虫。 因为实验室繁殖的反复虫与田间繁殖的虫还是存在差异的,而且往往会出现或爆发新的害虫,需要大量养殖,急需找到防治方法。
捕捉虫子的方法有很多。 对于土壤中的虫子,直接采样可以将土壤带回实验室。 这有很多好处。 首先可以直接分离土壤中的害虫,然后研究和观察土壤状况,了解害虫生存和繁殖的环境。
地表以上的害虫也有不同的方法,比如灯的诱惑。 “小时候种棉花,缺药,用物理方法诱虫,晚上在田里放大木铎,往铎里加水,点煤油灯,第二天早上去看,大铎一定会淹死。 这其实是很有效的方法,但我们必须活着抓住。 不能等到第二天早上再收集。 ”李克斌说。
诱虫的方法来源于某些昆虫的趋光性,科学家们可以利用昆虫的本性,捕获它们进行实验,也可以直接用于驱除害虫领域。 李克斌还谈到了玉米螟是一种迁飞害虫,2008年玉米螟暴发,夏季从内蒙古向南一直迁徙,经过北京。 当时是北京奥运会,晚上会场非常明亮,玉米螟集中在会场,转播等出现问题,有时会直接影响比赛。 当时,植保所的一位科学家在北京北部安装了高空探照灯,在夜晚照亮天空一条非常明亮的光带,不仅吸引、当场驱除玉米螟,保障奥运会,而且在一定程度上阻止了玉米螟的飞来。
2018年底,草地贪婪夜蛾入侵我国,科研人员第一时间进行了捕获和研究,开发了防治方法。 在李克斌的实验室里,草坪上的一部分贪婪夜蛾被饲养在一个个多孔板里,用于药物试验。 多孔板是一个扁平的塑料盒,里面被分隔成小格子。 每个格子里只养了一只。 主要用于对照试验。 例如,探索不同浓度药物驱虫能力时,需要这样的多孔板。
首先害怕,慢慢培养感情
李克斌只养了草坪上贪婪夜蛾的一小部分。 在中国农科院植保所崔丽副研究员的实验室里,这种“明星害虫”被大量养殖。
崔丽研究专业是农药学,草地贪夜蛾作为目前危害最大的害虫之一,是她近两年的研究重点,为此专门在实验室饲养。
实验室里摆放着许多不同形态的箱子,饲养着不同生长阶段的草地贪婪夜蛾。 草地夜蛾是完全变态的昆虫,一生要经历卵、幼虫、蛹、成虫4种虫态,每种形态需要不同的饲养环境。
草地贪婪夜蛾成虫是蛾的形态,在黑色笼子里养殖。 笼子像家里常见的圆形垃圾桶,有致密的网,通气,从外面看,内壁上躺着很多飞蛾。 正是草地贪婪夜蛾成虫。
在笼子上盖着纱布,以防蛾子飞出来。 篮子底部倾斜地放置着折叠成波浪形的白纸。 白纸上密密麻麻地排列着草原贪婪夜蛾的卵粒。 每天早上,崔丽和她的学生都要把这些装满鸡蛋的纸和纱布取出来,放进密闭的塑料袋里。 没必要打孔。 里面的空气足够鸡蛋孵化。
孵化后的草原贪婪夜蛾,变成幼虫,在小箱子里培育,在人工饲料的培育下生长,蛹化,破茧而出,完成世代。
在昆虫研究中,从卵到成虫,被称为一代。 大多数昆虫完成一代的时间很短,草原贪婪夜蛾一个月左右就可以完成一代。 所以,光是这个小实验室,其数量就非常可怕。
这些卵、幼虫、蛹,以及可能四处飞舞的蛾子,可能会引起很多人的密集恐惧症,但对于养过虫子的科学家来说,这是最理所当然的场景,他们可以关注每一只虫子的生存状态、有无疾病、活力强弱……
中国农科院植保所副研究员崔丽正在实验室里忙。 北京新闻记者王威摄
“我第一次养它的时候,我很害怕。 尤其是女孩子,更害怕这些虫子。 但是,随着时间的推移,慢慢地喜欢上了,培养好了就会兴奋,培养不好了就会沮丧。 ”崔丽告诉记者,很多植保专业的女性把养殖的虫子称为“虫虫”,饲养不好,她很伤心。
如果不活下去的话,害虫也会“脆弱”
害虫是农业生产中最主要的危害之一,大部分害虫不能灭绝,必须控制在一定范围内,不能杀也不能灭,给农业生产带来了无数的麻烦。
但是,实验室饲养的害虫还有另一个困扰养殖者的问题——。 “不会死在田地里,不能在室内培育,这是害虫研究中经常遇到的问题,”崔丽说。
无论是李克斌还是崔丽,还是养殖其他害虫的科学家,都曾费尽心思喂养这些害虫。 有些害虫生在土里不能晒太阳,阳光中的紫外线会杀死它,所以需要遮光的环境。 有些需要湿暖和,有些不能太湿……
科研人员需要为每个害虫创造适宜的环境,提供健康的食物,这就需要自己开发饲料,有些饲料已经获得了专利。
尽管如此,许多科学家都经历过害虫的大规模死亡,甚至所有死亡。 李克斌告诉记者,他经历过一次。 当时食物不干净,实验室的虫子大面积死亡。 从那以后,他们不再买在外面养虫的蔬菜等材料,而是配置专用饲料。
崔丽养殖草原贪婪夜蛾的实验室里,门口有一张长桌,桌上放着微波炉。 刚进入这里的人,经常以为实验者是热午饭的地方,但实际上微波炉是为虫子做食物的。 虫子的食物主要是大豆面、玉米面等混合的饲料,可以用微波炉蒸,冷却后食用。
如此小心翼翼,因为实验室养殖的虫子,非常珍贵,在实验室繁殖多年,经过无数代的进化、变异,同时经过无数农药、环境实验,输送到体内的基因非常珍贵独特,一旦发生大面积死亡,损失几乎无法弥补
不仅是死亡,虫子也有可能生病,对科研人员来说也是难得的研究机会。 实际上,通过病菌、真菌等方法使虫子致病死亡,也是植保所使用的方法之一,更加生态环保。
李克斌的实验室里有一个专门培养真菌的区域,白色真菌饲养在培养皿里,层层叠叠地放在货架上。 这是白僵菌,是当今普遍使用的杀虫真菌。 感染白僵菌的害虫会在体表长出白毛,然后死亡。 在这个过程中,害虫会逐渐僵化。 相似的有绿僵菌,和白僵菌一样,已经是非常成熟的杀虫方法和植保手段。
养虫,只不过是一种手段
在李克斌的实验室里,他和学生们分离培养的一种虫子,一种叫做樱桃异尖线虫,是他们五年前在河北廊坊的土壤样品中发现的,因为这种线虫有感染其他害虫的能力,发现后他们在实验室做了很多感染实验,证实
实验表明,只能在这种显微镜下看到的虫子会感染很多害虫。 例如,花生的主要害虫黑鳃金龟和感染樱桃异尖线虫的黑鳃金龟,死亡率高达80%以上。 而且,樱桃异尖线虫是一种抗压能力强,能在很多环境中生存的优秀生物杀虫剂素材。
基于这一发现,李克斌等人将樱桃异尖线虫制成了生物制剂。 由于樱桃异尖线虫的个体非常小,一定量的制剂在维持一定时间内的活性的情况下,可以含有大量的昆虫。 这些制剂散布在田地里后,会在土壤中生存、繁殖,感染特定的害虫,死亡。
其实,对科研人员来说,养殖害虫只是手段,是基础性工作,所有养殖害虫都用于各种实验,这些实验的最终目的也是为了避免侵害农业。
“害虫其实是俗称,不仅仅是昆虫。 一般来说,只要是对农业生产有害的生物,就可以称为害虫。 实际上,俗称的害虫,既有昆虫纲,也有蜘蛛纲、线虫纲等。 ”李克斌说。
不同的实验,利用这些害虫的方法也不同。 例如开发农药时,害虫用于不同药剂、不同剂量的杀虫效果实验。
不仅是实验药物,实验室害虫,如被天敌入侵和食用等,可以用于各种实验,如研究药剂的作用机制。 崔丽对记者说:“比如昆虫生长调节剂,主要是干扰昆虫生长规律的药剂,如果不能蜕皮,当然不能生长和繁殖。 作为研究者,必须弄清楚其机制是如何阻碍生长节奏的,了解了这一点,就有可能更好地开发。”就像神经毒剂一样,可以让昆虫马上瘫痪,死亡。 但是,我们需要弄清楚它是如何作用于昆虫的神经系统的,具体作用于什么蛋白质。 ”
在许多重要的实验中,需要使用害虫,或者有害虫的部分。 这些工作,同样是科研人员的基础性工作。 李克斌说:“例如,研究神经反应,小于1毫米的虫子必须用显微镜提取其神经。 这还不是最难的。 我自己做的最难的事情是生物体取出苍蝇的咽侧体。 位于后脑,非常小,需要活性才能取出。 ”
类似的故事,每个植物保护研究者都经历过。 如:研究害虫肠道菌群活动情况,需取出昆虫肠道。 因为太小了,一次实验可能需要几千个昆虫肠。 “这些是基本功,”李克斌说。
小虫子,一直起着很大的作用
只要有心,实验室里饲养的害虫们所经历的故事,就能创造出“害虫的一万种死法”。 但是,害虫没有动物伦理问题,“没有人会因为踩死蚂蚁而受到道德上的谴责”。
另外,在看到了很多害虫为害的田地后,反而会对植保研究进行更多的投资。 李克斌对记者说:“我看到了很多让作物光秃秃的害虫。 广阔的田地被虫子破坏了。 那时只有悔恨。 更可怕的是,例如蝗虫,据说蝗虫跨界寸草不生。 不是夸张,是真的。 随着蝗虫群规模的增大,虫子群经过的地方,所有的绿色都会消失。 ”
事实上,正是这些实验室饲养的“害虫”的“贡献”,增加了防治害虫的方法,使人类能更有效地保护我们的粮食和蔬菜,可以说人人都在享受着植物保护研究的成果。
以草地贪婪夜蛾防治为例,草地贪婪夜蛾2018年入侵我国,在短短一年多的时间里,我国先后发布了完整的《草地贪夜蛾防治手册》,无论哪个农业生产者都可以用有效的方法进行防治,将草地贪婪夜蛾的危害降到最低。 其中,崔丽实验室养殖的草地贪婪夜蛾有贡献。 当然,同样也有李克斌和所有相关领域的科研人员、养殖的草地贪婪夜蛾的贡献。
植保研究的目的是预防农业生产中的危害,这是一项长期的工作。
以棉铃虫为例,这是崔丽早期重点研究的农业害虫,棉铃虫在20世纪八九十年代曾造成极大危害,许多地方棉花中断生产,甚至推广种植抗虫棉。 尽管如此,棉铃虫对玉米、蔬菜等作物的危害不容小觑。 因此,对棉铃虫的研究从未中断。
崔丽告诉记者,在中国农科院植保所,科研人员养殖着各种农业害虫、害虫天敌,几乎囊括了所有主要害虫。 同时,全国各研究机构、研发人员、植物保护者也养殖害虫。 只是为了更清楚、更深入地理解它们,防治它们。
共生论,防治是一个长期的事情
你认为科研人员养殖害虫最终目的是杀死它们吗?
其实,这并不准确。 因为大部分害虫,其实很难驱除。 它们太多,生存的环境太复杂,进化和变异的速度也太快了。 另外,害虫本身也是生态系统中的一部分,即使完全可以驱除,驱除的结果是否能幸免于难还不清楚。
更何况,害虫本身具有非常复杂的特性,并不一定都是坏处而没有好处。
崔丽说:“害虫是从人类利益的角度来划分的,对我们有害的东西被认为是害虫,实际上,它们本身只是栖息在那里。” 而且,有害和有益,不是完全固定的,有时会不断变化。
芫荽是一种功能多变的昆虫,芫荽的幼虫对农业无害,甚至有益。 李克斌介绍说,芫荽幼虫吃蝗卵和幼虫显然可以看作益虫。 芫荽的成虫会吃掉植物的叶子,变成害虫。 还有金龟子。 成虫会危害作物,但幼虫不能。 另外,会分解粪便和秸秆等有机物。 对田地的环境有利。
害虫益虫的世界,也并不完全黑白分明。 这就需要科研人员付出更多的精力和细心,以其利避其害。 当然,为了实现这一点,基础性的工作是以同样的方式养殖、研究和理解它们。
因此,抗害虫研究和抗害虫斗争是农业科研中长期的工作。 李克斌告诉记者,植保工作者,其实也可以视为植物医生。 植物学家们参与了自然界的各种生物,许多传统的自然观念也适用于植物保护活动。 例如天人合一、人与自然的和谐共生等。
“如果改变虫害的看法,就能理解。 在自然平衡中,某种生物一般很少突然大爆炸。 一旦出现,就意味着失去了某种平衡。 如果植保工人能提前做好预防,保持平衡,或者一旦失去平衡,及时控制情况,恢复平衡,就有可能将虫害控制在最小限度。 所以养虫,不仅是为了消灭害虫,也是了解害虫,更好地维护生态平衡的意思。 ”李克斌说。
新京报记者周怀宗陈璐摄王威
编辑张树婧校对郭利
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