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杂草科学与农业安全分析

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1会议概况

由中国植物保护学会杂草学分会、中国农业生物技术学会生物安全分会、南京农业大学杂草研究室共同主办,SyngentaCompany协办,杂草科学与农业生产安全国际学术研讨会于2007年4月7~9日在南京农业大学翰苑大厦顺利召开。

杂草科学的发展特别是除草剂的应用引领了20世纪的农业绿色革命和农业现代化的实现。在世纪之交,以转基因作物特别是抗除草剂转基因作物大面积种植为标志的农业技术革命,已经对农业生产产生深远的影响。杂草科学的研究和杂草防除的方法将以生物学为核心,生物科学研究引领杂草科学的发展,影响杂草防除的方式和状态,进而可能完全改变杂草防除的方法,杂草科学的生物科学时代已经来临。杂草科学正面临着新的机遇和挑战。回顾我国杂草科学发展历程,特别是近30年的研究,我国已取得不少成果,建立了以高等院校和科研院所为主体的科研体系,形成了杂草科学专门人才的培养体系;基本明确了中国杂草的发生分布规律,构建了以化学除草为主体的杂草控制技术体系;在生物除草剂、化感与杂草控制、外来入侵植物的入侵机制研究、转基因作物环境安全评价等方面取得了一系列重要进展。同时,我们也面临着诸多难题,杂草抗药性越来越严重;除草剂药害特别是残留药害普遍而严重;长期化学除草剂使用导致农田杂草群落发生演替,新的难防杂草不断发生;随着我国经济全球化进程的加快,外来植物的入侵也愈演愈烈;转基因作物的产业化也亟待更科学的环境安全性评价。本次研讨会的主要目的是以科学发展观思想为指导,以研讨会为平台,根据杂草科学领域发展趋势,深入研讨我国杂草科学面临的机遇与挑战,“十一五”杂草科学研究的方向和战略,及杂草科学研究协作,并向有关主管部门在杂草科学研究领域的管理决策提出建议。

此次会议成立了由17人组成的组委会,主席为强胜教授,负责会议组织和筹划。学术委员会由34人组成,分别由盖钧镒院士任学术顾问委员会主席,杨永华教授任学术委员会主席。会议还得到了国家自然科学基金委、南京农业大学以及教育部“111”项目、德国拜耳作物科学(中国)有限公司、江苏省苏科农化有限责任公司的资助。

会议还邀请到了国际杂草学会主席、丹麦Copenhagen大学BernalE.Valverde教授,国际著名杂草抗药性研究专家,澳大利亚西澳大利亚大学植物生物学系主任StephenB.Powles教授,国际著名生物除草剂专家,加拿大Mcgill大学AlanK.Watson教授,国际著名杂草科学专家、韩国首尔国立大学YongWoongKwon教授,生物除草剂专家、加拿大农业部Saskaton研究中心GaryPeng研究员,先正达公司Jean-LouisAlard博士和WintenRowley博士等,分别就杂草抗药性及其管理、杂草稻、生物除草剂、稻田杂草综合管理等方面作了特邀报告。另有36位国内专家分别就杂草稻及转基因作物安全性、杂草生物防除、外来杂草、杂草抗药性、杂草综合防除等方面作了主题报告。这些报告反映了杂草科学近年来的最新研究动向和进展,使大家受益匪浅。

2会议学术内容

出席了这次研讨会。由于各位与会者积极投稿,会议论文集共收录了57篇论文。除上述7位国外嘉宾作了特邀报告外,有36位中国代表也作了主题报告。此次研讨会的学术气氛浓厚,除正式大会外,还利用晚间时间召开了3个小会,专家们分别就除草剂药害、杂草抗药性、杂草稻、生物除草剂问题进行了充分的讨论和交流,形成了一系列共识,特别是表达了加强合作的意向,并决定在会后立即着手构建国际和国内两个层次的合作研究框架。

本次会议共在6个方面进行了探讨。

(1)杂草稻及转基因安全。

丹麦Copenhagen大学生命科学学院农业科学系的BernalE.Valverda教授作了题为“HerbicideResistantRiceinLatinAmericaPracticalImplicationsforWeedyRiceandHerbicide-resistantWeedsManagement”(拉丁美洲的抗除草剂水稻:杂草稻和抗除草剂杂草的管理理念)的特邀报告。报告介绍了拉丁美洲抗除草剂转基因水稻的研究开发、杂草稻的发生和危害等情况,强调了转基因水稻种植可能引起的生态风险,特别强调了对杂草稻之间的基因漂移应给予更多的研究和关注。该报告获得国内外同行的一致认同。上海复旦大学生态与进化生物学系卢宝荣教授作了题为《水稻转基因向野生近缘种逃逸及其生态后果》的主题报告。卢教授根据所在实验室多年的研究结果,介绍了水稻的近缘种,并分析了转基因水稻基因和它们之间基因逃逸的风险的大小,其中对杂草稻也作了重点介绍,让参会者对杂草稻以及和转基因水稻的风险有了深入了解。南京农业大学杂草研究室的宋小玲博士作了题为《杂草稻在我国的发生危害及其与转基因水稻基因流动的风险》的报告。报告中着重介绍了近年来杂草稻在我国的分布、发生情况,分析了杂草稻在我国发生量上升的原因,认为随着水稻轻型栽培技术的发展,特别是免、少耕技术的推广应用,造成了有利于杂草稻(Oryza.sativaf.spontanea)萌发生长的农田生态环境,致使杂草稻在我国水稻田的发生和危害逐年加重。

目前,该现象在辽宁、江苏、浙江、广东等省发生严重,危害巨大;在黑龙江、吉林、河北、安徽、湖北、湖南、江西等省也普遍发生。但是,由于杂草稻在外形上与栽培水稻极为相似,并没有引起当地植保部门和农民的足够重视。报告指出,由于杂草稻与栽培水稻对除草剂的反应一致,能选择性地防除杂草稻的特效除草剂很少;且转基因水稻向杂草稻基因流动的风险较大,不同基因型转基因水稻向不同杂草稻种群发生基因流动的风险不同,因此在我国开展杂草稻的相关研究非常必要和迫切。报告人和参会者就杂草稻问题展开了激烈的讨论后,达成了开展杂草稻合作研究的共同意向。此外中国农科院油料作物研究所卢长明研究员作了题为《转基因抗除草剂油菜的培育及其安全性研究》的主题报告,东北农业大学农学院陶波教授作了题为《抗除草剂转基因作物的生态安全》的主题报告,中国科学院植物研究所的魏伟副教授作了题为《抗虫转基因适合度的研究进展:以Bt油菜为例》的主题报告。报告均对转基因作物的生态风险进行了论述,并提出了生态风险评价的方法和防范措施。这些报告对今后深入开展相关研究有重要参考价值。

(2)杂草抗药性。

随着化学除草剂的大量和重复使用以及种植制度的单一化,在世界范围内普遍产生了抗除草剂杂草,抗性杂草的发生已经对世界粮食安全生产造成了严重危害,杂草抗药性已成为世界杂草科学工作者共同关注的问题。本次会议上,西澳大利亚大学植物生物学学院教授、国际著名杂草抗药性专家StephenB.Powles作了题为“ChinaCanLearnfromAustraliaandAvoidAustralia’sMajorHerbicideResistantWeedProblem”(中国可以借鉴澳大利亚防止主要抗药性杂草种群发生的经验)的特邀报告。Powles教授用幽默风趣的语言使与会者深刻体会到重复使用单一除草剂以及种植制度单一化所造成的后果,也使中国的杂草科学家更加认识到了我国杂草抗性问题的严峻性和面临的挑战。SyngentaCompany的Jean-LouisAlard博士和WintenRowley博士也分别作了题为“ContributionofSyngentaCompanyonHerbicide-resistantWeedsResearchintheWorld”(先正达公司对全球除草剂抗性研究的贡献)和“PracticeonManagementofHerbicide-resistantWeedsinAustrilia”(澳大利亚杂草抗性治理实践)的特邀报告,报告为各国杂草科学家从事抗性杂草的管理工作提供了宝贵经验。

中国农业科学院植保所张朝贤研究员对我国抗药性杂草发生种类、分布状况以及防治对策进行了综述。中国农业大学农业和生物技术学院李召虎教授则对他领导的课题组长期进行的野燕麦抗药性监测、检测研究成果进行了介绍。德国拜耳公司的由振国博士报告了他们在用除草剂来管理相关杂草产生抗药性的经验。此外,山东农业大学植保学院王金信教授、沈阳农业大学植物保护学院魏松红副教授、山东省除草剂新技术开发推广中心蒋仁棠研究员等专家作了烟草愈伤组织对苯磺隆的抗性诱导及抗性植株筛选、抗除草剂作物的诱变筛选和苯磺隆对杂草的抗药性及残留药害对后茬作物的安全性研究的报告,展示了我国杂草抗药性方面的研究进展和主要成果。

(3)生物除草剂。

随着抗药性杂草的普遍发生和化学除草剂大量使用带来的污染,生物除草剂在杂草防治中的作用也越来越重要。本次会议邀请了加拿大Mcgill大学、国际著名生物除草剂专家AlanK.Waston教授作了题为“ImprovingBioherbicidePerformance”(提高生物除草剂药效的途径)的特邀报告。Waston教授把自己多年从事生物除草剂研究的经验和如何提高生物除草剂药效的途径作了详细介绍。加拿大农业部Saskaton研究中心、国际著名生物除草剂专家PengGary研究员作了题为“HowCanWeAddressSafetyandEconomicIssuesduringDevelopmentofMycoherbicidesLACaseStudyforColletorichumtruncatumonScentlessChamomile(利用Colleto-richumtruncatum生物控制母菊的安全性研究)的特邀报告,对我国开发和研制生物除草剂有重要参考价值。南京农业大学杂草研究室强胜教授作了题为《一种微生物源除草剂的作用机制、靶标及其除草潜力》的主题报告。

强胜教授报告了南京农业大学杂草研究室10多年来从事生物除草剂的研究历史和成果,介绍了一种新的真菌毒素的抑制光合作用系统II靶标,该物质具有活性较高、杀草谱广、作用速度快等优点。根据作用靶标,模拟该化合物的功能基团,人工合成了有活性的系列化合物,由此证明了该物质骨架是全新的光合作用系统II的抑制剂,有望对其进一步深入研究并实现产业化,此项研究是我国乃至国内研究生物除草剂的重要进展。该成果为首次进行会议学术交流,部分内容已经发表在国际著名杂志Biochemia&BiophysicaActa-Bioe-nergetics。报告对生物除草剂的开发和研制提供了很好的思路。此外,沈阳农业大学的谷祖敏讲师作了相关报告。

(4)外来杂草。

外来杂草已成为严重危害我国农业生产和生态环境的重要因子,因此外来杂草也是本次会议的重要议题,有9位代表作了相关的主题发言。主要报告内容包括入侵植物的入侵和扩散机理、入侵植物在我国的分布和危害、入侵植物的防治和利用等。复旦大学的李博教授对我国植物入侵的格局和成因进行了深入分析;中国科学院西双版纳热带植物园昆明分部的冯玉龙教授对入侵植物和同属本地种氮分配、资源捕获和利用能力的差异进行了比较;江苏省植保站刁春友站长还介绍了加拿大一枝黄花在江苏的发生、危害和防治情况。这些报告引起了国内外嘉宾的高度重视,为我国深入开展外来入侵植物的研究提供很好的研究思路,并为防治入侵杂草提供了很好的方法。

(5)杂草综合防治和除草剂药害。

韩国汉城国立大学植物科学学院的KwonYongWoong教授作了题为《基于经济和安全的水稻田杂草管理方法》的报告。报告介绍了韩国水稻田现代化的管理方法,对我国水稻安全生产有重要的参考价值。中国农科院张泽溥研究员作了题为《加强综合治理及生物技术应用研究,改进杂草治理》的主题报告,呼吁我国的杂草科学家应重视综合治理和生物技术的研究,为我国农业生产做出贡献。报告得到了参会者的一致响应。之外还有利用覆盖植物防除经济林杂草的报告。

除草剂是现代农业生产的重要组成部分,它既能对目标杂草起到防除和控制作用,同时还可能对作物造成某种伤害或不利影响。针对近年来我国除草剂药害的发生较为频繁的情况,农业部全国农技推广中心的梁桂梅高级农艺师作了题为《除草剂药害及杂草可持续性管理》的主题报告。报告介绍了近年来除草剂药害的主要发生特点,结合引起除草剂药害增加的原因分析,进而提出了有效加强除草剂药害防控的对策建议,报告对今后除草剂药害发生的预防有很好的促进作用。黑龙江省农科院黄春艳研究员介绍了常见除草剂药害的诊断技术,为药害的鉴别提供了科学依据。农业部农药检定所张宏军高级农艺师对我国新登记的除草剂活性进行了评价,为今后除草剂的科学应用提供了最新信息。

(6)野外考察加拿大一枝黄花。

会后来自加拿大的两位外宾AlanK.Waston教授和PengGary研究员与江苏省植保站及南京农业大学杂草研究室的科研人员一起考察了加拿大一枝黄花在江苏省苏州市和盐城的发生、危害和防治情况。考察人员听取了太仓植保植检站和大丰市植保植检站的工作人员关于加拿大一枝黄花的介绍,外宾也向我国工作人员介绍了加拿大一枝黄花在加拿大的分布和危害情况。双方人员一同考察了加拿大一枝黄花在厂区、河边、荒地的发生情况,重点考察了其防治情况。之后中外专家交换了加拿大一枝黄花在我国蔓延原因的意见,并提出了今后有关加拿大一枝黄花生物防治的合作意向。

(1)评价转基因水稻的抗性基因向杂草稻流动的风险。

杂草稻(WeedyRice)是栽培水稻自然野化的一种特殊水稻材料,又称杂草型稻或水稻杂草种系。目前对其起源有两种观点,栽培稻与野生稻或籼、粳稻自然串粉杂交产生的。杂草稻和栽培水稻同属于稻属和稻种,亲缘关系极为密切。因此,杂草稻往往与栽培稻相伴生。目前,世界上主要水稻种植国家和地区均发现有杂草稻,在东南亚一带已经成为最普遍的水稻田杂草。由于杂草稻变异类型非常丰富,且抗逆性较强,很难对其进行有效的控制,甚至已成为限制拉丁美洲、东南亚国家水稻产量提高的最主要的杂草因素。早在20世纪50,60年代,杂草稻在我国安徽省巢湖、江苏连云港、海南、广东等部分稻区就已经有报道,不过随着管理水平的提高,70年代后期已很少发生。但是,近年来随着水稻轻型栽培技术的发展,特别是免、少耕技术的推广应用,造成了有利于杂草稻萌发生长的农田生态环境,导致杂草稻在我国水稻田的发生和危害逐年加重,给水稻生产带来的损失越来越大。此外,杂草稻和栽培水稻对除草剂的反应一致,且杂草稻具有极强的杂草性,从而使其能在稻田中不断繁衍。鉴于杂草稻在我国广泛分布并有蔓延趋势,并存在转基因水稻抗性基因向杂草稻流动的可能性(对某些杂草稻的品种,潜在的可能性很大),因此在我国目前形势下,迫切需要全面深入评价转基因水稻的抗性基因向杂草稻流动的风险,为转基因水稻在我国的安全释放和产业化提供坚实的理论依据。

(2)开展抗药性杂草调查。

已有研究表明,日本看麦娘(Alopecurusjaponicus)、菵草(Bachmanniasyzigachne)和稗(Echinochloacrusgalli)分别对绿麦隆、丁草胺、杀草丹产生了抗药性。稻田的稗、雨久花(Monochoriakorsakowii)、矮慈姑(Sagittariapygmaea)、扁秆藨草(Scirpusplaniculmis),特别是稗对不同除草剂产生了抗性。麦田的日本看麦娘对氯磺隆、甲磺隆、绿麦隆产生了抗性;菵草对氯磺隆、绿麦隆产生了抗性;猪殃殃(Galiumaparine)、播娘蒿(Descurainiasophia)和麦家公(Lithospermumarvense)对2,4-D和苯磺隆产生了抗性。大豆田的早熟禾(PoaAnnua)对喹禾灵、氟吡甲禾灵产生了抗药性。棉田的牛筋草(Eleusineindica)对氟乐灵具有抗性。玉米田的稗对阿特拉津的抗性越来越高。其他作物田的通泉草(Mazuspumilus)、打碗花(Calystegiahederacea)对灭生性除草剂百草枯、草甘膦的抗性也越来越强。我国近几年才开始研究杂草抗药性问题。目前,我国的抗药性杂草越来越多、抗性越来越强,迫切要求我们加大力量尽快开展全国性的抗药性杂草调查、研究抗性机理、监测和管理抗性杂草。

(3)开发农作物药害防控技术。

除草剂是现代农业生产的重要组成部分,它既能对目标杂草起到防除和控制作用,也可能对作物造成某种伤害或不利影响,即除草剂药害。除草剂药害产生的原因很多,如除草剂使用不科学、不合理,施药时期或施药方法不适当,施药技术或施药器械有欠缺,气候条件异常等。近年来,我国除草剂药害的发生呈现如下主要特点:致害除草剂种类多;药害发生范围广;大型药害事故突增;药害造成的影响巨大。

据研究,近年来,有19类、140多个除草剂品种在我国的一些地区时常对农作物造成药害;各地都发生了不同程度的药害,华北、东北和长江中下游部分地区比较突出;受害作物不仅有玉米、水稻、小麦等粮食作物,还有蔬菜、果树、油料等经济作物;进入21世纪后,除草剂引起的药害事故突增,涉及面积可达数公顷甚至数百公顷以上,损失数万元乃至数百万元;大型农作物药害事件不仅造成经济损失,还影响地方经济发展政策、生态环境安全、群众身体健康等多个方面,并可能诱发和激化农村社会矛盾,造成不安定因素,这使农作物药害事件由单纯的自然科学事件演化为复杂的社会事件。因此,我们建议对农作物药害防控技术的开发研究尽快进行立项,组织一些科研、教学单位的专家重点针对药害产生机理、药害症状快速诊断与补救方法、喷雾防飘技术研究和药害补救新产品等方面进行技术攻关,为药害的诊断和防控提供技术支撑。

(4)加强生物除草剂研究。

化学除草剂在成为当今杂草防除主要手段的同时,也给我们带来了相应的不良影响,如居住的环境污染、抗药性杂草的出现和蔓延、除草剂残留引起的后茬作物的药害问题等等。目前,杂草科学的研究正在向深度和广度上进一步探索,为解决这些问题提供了新的契机。国内外多个生物除草剂的研制与开发,也已得到广泛的认可和关注。生物除草剂一般具有对环境友好的特点,不会像化学除草剂产生诸如污染环境、对后茬作物的药害等问题。我国在生物除草剂研究方面投入的力量和研究经费还比较少,尚没有商业化的产品问世。通过广泛研究生物除草作用的机理特别是发现新的生物除草化合物,并研究杀草机制,可为利用该类结构开发新型除草剂提供重要的理论基础,有可能进一步发现新的具有自主知识产权的新除草剂。因此,加强生物除草剂的研究非常必要。

杂草科学与农业安全分析责任编辑:陈老师    阅读:人次