科學選育抗蚜基因 創新研發大豆品種

中國是大豆唯一的原產國，我國馴化和種植大豆的歷史超過五千年。兩千五百多年前成書的《詩經》中記載，“中原有菽，庶民采之”。在傳統時代，大豆名列“五谷”之一，是重要的糧食作物。現如今，大豆早已成為了我國居民的優質蛋白的來源之一。據統計，2022年，我國大豆種植面積達到1020萬公頃，比2021年增加182萬公頃，增幅約21%。隨著大豆需求的增長，其病蟲害問題也引起了科學家們的強烈關注。

大豆蚜蟲是大豆生產中主要的蟲害之一，具有發生普遍、暴發面積大、年危害時間長的特點，是危害大豆生產安全的重要害蟲之一。挖掘大豆抗蚜資源，分析其中抗蚜基因的遺傳規律，明確抗蚜基因的功能，解析其抗性形成的分子機制是防治蚜蟲研究的前提基礎。近年來隨著氣候變暖趨勢的加劇，世界大豆蚜蟲災害發生的頻率不斷增加。在農業領域深耕十多年，上海交通大學農業與生物學院副教授姚陸銘的工作就與大豆蚜蟲息息相關。為了攻克我國大豆抗蚜難題，他和研究團隊通過積年累月的不懈科研探索，成功獲得了擁有自主知識產權的具有大豆抗蚜功能的新基因，為大豆抗蚜育種提供了理論基礎和新材料，真正將科研成果寫在了祖國大地上。

學以致用，不忘農學之本

中國是一個擁有近14億人口的發展中農業大國。農業在中國歷來被認為是國民經濟的基礎，是安天下、穩民心的戰略產業。但是，很長時間以來，農業在大多數人的認知中始終是“面朝黃土背朝天”。在沒上大學之前，姚陸銘也曾這樣認為。直至本科考入上海交通大學植物生物技術專業之后，他才對這一與人民生活息息相關的領域有了更加全面的認知。

在姚陸銘看來，現在的傳統農業與之前相比已經發生了翻天覆地的變化。“隨著科技的發展，現代農業更類似于傳統農業與現代工業的智能化結合，已然變成了一個十分復雜的體系。”姚陸銘說。而相較于其他行業而言，我國的智能農業基礎還比較薄弱。之所以選擇這一領域的研究工作，他就是希望自己能夠不忘農業之本，扎扎實實為我國的農業發展作出一些實質性貢獻。

大學二年級，姚陸銘第一次進入實驗室接觸到相關領域研究，并在循序漸進的科研探索中，對影響大豆生長的害蟲——大豆蚜蟲有了初步的了解。姚陸銘介紹道：“大豆蚜蟲最早原發于中國、朝鮮、印度尼西亞和俄羅斯等國家，2000年后入侵美國、加拿大和澳大利亞等國家，成為廣受關注的世界農業害蟲。在我國農業歷史上，2004年北方大豆主產區黑龍江省的蚜蟲發生面積曾達到139.3萬公頃。在北美，大豆蚜蟲的傳播給大豆生產帶來巨大損失，2003年全美大豆蚜蟲害發生面積達到300萬公頃。”在這一背景下，21世紀初期，美國開始對大豆蚜蟲開展十分系統的研究工作。雖然，中國是大豆蚜蟲的原發國之一，但是我國對大豆蚜蟲在分子層面的研究起步相對較晚。如今，姚陸銘深耕在相關領域，也是希望能夠通過和團隊成員的共同努力將中國在這一領域的研究創新工作推上新的臺階。

開拓創新，

發掘大豆蚜蟲抗性基因

常言道：“種瓜得瓜，種豆得豆。”土地是最不會“說謊”的，它靠的是積累實踐，是每一位研究者對土地的敬畏與不斷地開拓。扎根于農業領域研究多年，姚陸銘深知自己所做的一切研究皆從土地中來，最終還要回歸于土地。因為大豆蚜蟲在大豆出苗到收獲的整個生育周期都可能發生，因此，姚陸銘和研究團隊常年奔波于田間地頭，土地和農業早已融入了他的日常生活，成為難以割舍的一部分。

功夫不負有心人。在多年的研究探索下，姚陸銘對大豆蚜蟲這一生物早已“了如指掌”。他介紹說：“通常來說，大豆蚜蟲不同于其他的害蟲，它們主要以成蟲和若蟲在豆株的頂葉、嫩葉和嫩莖上刺吸汁液。嚴重時布滿莖葉，也可侵害嫩莢，造成植株矮小，結果枝和結莢數減少，千粒重降低，苗期發生嚴重時可使整株死亡，大發年如不及時防治，輕則減產20%～30%，重則減產50%以上。”現如今，幾乎我國所有的大豆產區都有大豆蚜蟲的分布，因此通過科學手段提高大豆的抗性，減少大豆蚜蟲對大豆生長的傷害，提高大豆的產量，對于我國的食品安全至關重要。

但是，這項工作遠比想象中復雜。中國的大豆品種類型極為豐富，根據大豆的種皮色、生育期和粒大小，在播種期類型的基礎上可以劃分為480型。為了能夠尋找到最佳的抗蚜基因，姚陸銘和研究團隊所做的第一件事就是對大豆品種進行收集，進而再通過人工接種蚜蟲，挖掘大豆抗蚜資源，分析其中抗蚜基因的遺傳規律，解析其抗性形成的分子機制。“我們主要從分子或DNA等層面科學鑒定哪些大豆基因是抗蚜蟲的，哪些基因是驅趕蚜蟲的。”姚陸銘說。

十年磨一劍，礪得梅花香。通過一系列科研攻關，姚陸銘團隊現如今已經成功篩選出對蚜蟲具有抗生性的大豆資源P746，排趨性的大豆資源P203，明確了抗蚜基因Rag_P746、Rag6_P203的功能，獲得了擁有自主知識產權的具有大豆抗蚜功能的新基因，研究結果為大豆抗蚜育種提供理論基礎和新材料。“在相關成果的基礎上，我們就可以把大豆抗蚜性狀導入當前大豆的一些主栽品種中去，以減少大豆蚜蟲對大豆植株的傷害，提高農作物的產量。除此之外，他們還對其他與大豆有共通性的農作物病蟲防御展開探索，從而揭示相關基因對于農作物病蟲害防御的普適性特點。”姚陸銘說。

緊跟前沿，

推進上海扁豆智能化栽培

“我們在做研究的時候，要經常抬起頭來看看前面，因為如果你悶著頭一直往前走的話，很可能路就走偏了。”至今，姚陸銘仍清晰地記得自己的碩博導師武天龍教授對他們的殷殷囑托。扎根豆類作物育種、大豆抗蟲性狀調控多年，姚陸銘始終緊跟著領域的發展前沿。

近些年來，我國農業環境隨著勞動力短缺、人口老齡化的發展面臨著極大挑戰，并引發了一場新的農業產業變遷。在這一現狀下，姚陸銘和團隊敏銳地洞察到創新農作物品種及栽培技術、提高農業生產效率，將是這一領域發展的大勢所趨。在20多年的蔬菜種植生涯中，青扁豆一直是上海市浦東新區優勢蔬菜之一。多年來，在武天龍教授的領導下，姚陸銘和所在團隊成員對華東地區的扁豆品種進行了大量改良創新。如今，面對上海地區勞動力短缺的大趨勢，他和團隊成員也一直在嘗試推進扁豆生產的智能化。

近一年來，姚陸銘和團隊建立的具有智能監測系統的溫室大棚已初具雛形，未來他們還將基于數據挖掘的智能技術，自動從水、土、肥、種等基本數據中發掘規律，培育適宜一年內不同時期栽種的扁豆新品種，優化針對不同品種的不同種植時期的水肥管理、病蟲害防治等的栽培技術，建立適應科技發展及提升產業的智能化連棟大棚核心基地。通過新品種、新技術、新系統、新設施的科學技術發展和提升，使上海扁豆產業能進一步引領全國的扁豆生產。

走得再遠，也未曾忘記自己為什么出發。在姚陸銘看來，從事農業研究不能只停留在理論方面，一定要落到實處。而他深耕這一領域研究的初心，便是用科學為人民服務。展望未來，他還將立足大豆蚜蟲這一研究領域，篩選出更多抗性資源，同時將團隊開發的更多大豆抗性品種真正推廣到農業生產中。除此之外，在團隊的研究基礎上，他們還會根據不同地區病蟲的種類及病蟲害的特點，將自己的研究種類進行擴展，以更好地助推我國現代農業的發展。

研究之路任重而道遠，姚陸銘還將用不懈探索在中國的土地上孕育更多奇跡。