植物致病菌和传播它们的昆虫无时不在兴妖作怪；研究人员必须继续不懈努力，探索对付病虫害的植保新法——

美国康奈尔大学的农业科学家皮门塔尔（D. Pimentel）提醒世人注意，在当今世界，尽管高新农业在不断发展，但毁灭作物的病虫害随时有可能爆发。许多植物致病菌及其载体，对曾制止了它们的生物控制产生了抗性；某些效果明显的化学物质，如杀真菌剂溴化物，因环境的关系被禁用；全球旅行把病毒、细菌和真菌植物病原体扩散到新地区；而全球气候变暖，极大地扩展了昆虫（载体）的活动范围。

加利福尼亚大学的植物病理学家M · 施罗斯（M. Schroth）认为：农业科学的优势在锐减，虫害问题正如百年前同样严重。研究人员在努力保持科学优势的同时，往往承担着舆论压力。尽管从植物的遗传改良工程，到提高植物免疫力的技术手段，还有旨在增强植物抗御病虫害的栽培技术取得了一些进展。但植物的抗病性是个很复杂的问题，有许多原因目前无法预料。同时，也给农业科研人员提供了很大的空间探索并解决这些问题的机会。

最佳防御

植物病的最佳防御，当属自然抗性。通过遗传育种，可在物种间转化这种抗性。但育种是项费时劳神的艰巨工作；微生物病原菌的迅速进化，往往会使育种者的艰苦努力付之一炬，永久的抗性很难获得。于是研究人员采用遗传工程手段，把目的基因直接导入植物克服害虫的进化。这自然也招惹了人们对遗传修饰（GM）食品的品头论足，乃至批评反对。20世纪90年代后期，反对GM的呼声一度达到高潮。但同时出现的是GM作物迅猛发展的局面。最引人注目的是把苏云金杆菌[Bacillus thuringiensis（Bt）]的基因，作为杀虫蛋白质编码转化到玉米、棉花和烟草作物中。转化了Bt的作物在美国和许多地区大量种植，从环保的角度上减少了化学杀虫剂的用量。

Bt修饰作物面临的最大问题是如何避免以植物为食的昆虫在食用Bt作物后体内产生抗体。因为Bt作物的不同菌株产生不同毒素，同时能转化几种不同Bt毒素基因。为此，宾夕法尼亚的Ecogen公司和在北卡罗来纳的Syngenta公司，把不同Bt菌株的基因结合在一起，提高了植物对粘虫和棉铃虫的抗性。

除了用Bt基因修饰技术提高植物的抗虫害能力外，其他的方法之一就是提高植物对特异病原菌的抗性。其过程有点像接种牛痘——把细菌或病毒的基因拼接进植物的基因组内。在过去的2～3年里，英、法等国的科学家已识别了一条旨在激发植物防御机理、降解病毒RNA的技术路径。

美国科学家R · 比奇（R. Beachy）已把40多种植物病毒的基因转入各种植物中，培育出可抗多种病虫害的甜瓜、南瓜、番茄、烟草和番木瓜等。

环斑病毒是一种潜在抗性的致病菌。20世纪80年代中期，纽约农业实验站的D · 冈萨韦斯（D. Gonsalves）和其夏威夷大学的同事开始用其基因修饰番木瓜，并于1992年田间试验成功。那时环斑病毒对夏威夷的番木瓜破坏严重，目前已从根本上克服了环斑病毒对番木瓜的侵袭。

在抗病毒的研究首告成功的基础上，研究人员的目光又盯上了细菌和真菌。据2000年第11期的《自然生物技术学杂志》报道，维多利亚大学的W · 凯（W. Kay）和其同事用遗传工程创造的西红柿，其中包括为两种昆虫蛋白质编码的嵌合基因。一种是由蛾或其他有机体产生的抗微生物的肽-免疫多肽（cecropin）；另一种是蜂毒的组份-蜂毒肽（melittin）。证明了该种转基因植物是马铃薯枯萎病真菌的抗性体。而在收获的季节，还可抗引起储存马铃薯软腐病的细菌，而且无毒副作用。

遗传选择

反对GM的活动，主要针对的是把其他生物的基因转入植物。某些研究人员主张用无争议的方法，即加强植物自身的抗病基因。苏格兰作物研究所的植物病理学家B · 威廉森（B. Williason）等人在研究中发现，半乳糖醛酸酶抑制蛋白质（PGIP）有控制灰霉-灰葡萄孢菌（Botrytis Cinerea）的能力。该菌种会严重破坏成熟的覆盆子，但PGIP一般只在未成熟的青果中表达。于是研究人员希望改变覆盆子中PGIP基因的调节顺序，以便覆盆子终止生产PGIP。

迄今为止，还没有这种理想的植物问世，但已把关系椰菜花花叶病毒的覆盆子PGIP基因导入了鹰嘴豆中。在印度、中东、南部地中海和澳大利亚，鹰嘴豆是一种经济价值很高的作物，极易受真菌病的感染。据威廉森透露，其种质已交给没在印度的国际半干旱热带作物研究所（ICRISAT），以便作进一步的实验。如能成功，将是一项重大突破。因为育种人员多年奋斗，都不能得到这种高营养豆类对灰霉的抗性体。

过去10多年来，研究人员通过遗传操作，分离到了许多抗病基因。如从实验植物拟南芥（Arabidopsis）和植物（包括马铃薯、烟草、亚麻、水稻和西红柿）中，分离了抗烟草花叶病毒和丁香假单孢菌（Pseudomonas Syringae）的基因。美国农业部（USDA）的分子生物学家B · 贝克（B. Bake）及其同事证实，在许多情况下，不同种的抗病基因都是相似的，说明这些基因编码的抗性机理很相似，而且在进化上是保守的。

植物中引进抗性基因拷贝，或通过改变调节基因顺序，从而使植物抗病性提高的可能性现在还不能最终确定。因在转基因植物中会出现变异；在组织培养期间，转基因的位置无法预料，易出现未知的点突变。在把转化的细胞培养成整个植株的过程中，不可避免地会同时诱发不需要的性状，而理想性状可能会丧失。

提高作物自身抗御病虫害的其他路径，就是加入化学刺激物，诱发植物自身的防御能力，包括所谓的过敏反应（HR），造成受感染位点附近细胞的死亡，阻止病原菌的进一步扩散，并系统地获得抗性（SAR）。首先是造成坏死性损伤，同时激活起一个信号系统，使后来的感染症状明显减轻。

法国一环保组织将转基因玉米扔上街头以示抗议

康奈尔大学的S · 比尔（S. Beer）和其同事发现，解淀粉欧文氏菌（Erwinia amylovora）可造成苹果、梨树及其相关植物的火烧病。编码一种富含甘氨酸的蛋白质（Harpin），诱发对致病菌和昆虫的HR和SAR。作为附加效应，它还促进生长。华盛顿艾登生物科学研究所已获得了有关Harpin的技术专利。去年秋天，已成批生产了Harpin，并称作“信使”对外出售，用于保护包括草莓、棉花和西红柿在内的多种农作物。

1989年，Syngenta公司的A · 塔利（A. Tally）等人在对至少40000种有诱发植物保护机理的化合物进行筛选后，识别了一种名叫“Actigard”的异烟酸衍生物，有诱导SAR的作用。一旦受它激活，植物的保护机理往往维持数周，哪怕是在诱导物分解之后，其活力仍可继续。2000年8月，美国环保局为“Actigard”注册；并向市场推荐，用于防止西红柿的细菌斑点病和微斑病，菠菜的霜霉病和烟草的兰霉感染。

生态措施

在培植起植物自身的抗病能力后，植保的另外措施就是环境条件的控制。涉及生物控制、有机体或能杀灭植物病原菌的产品控制，或调控植物生长的物理因素，如改变光照和温度、播种和收获时间等等。

生物控制包括用整个Bt或其毒性蛋白质喷洒作物。在研究人员用遗传工程直接把毒性基因引入植物以前，用喷洒的办法控制害虫已有50年的历史了。

USDA的科学家们，最近研制了一种新产品Cide-Trak杀虫剂，喷施到玉米上杀死成体的玉米根虫，防止害虫在田间产卵，降低了来年害虫的数量。

把杆状病毒（baculovirusse）作为杀虫剂，对非目标昆虫、人和环境安全无害，可杀灭多种害虫。在巴西，广泛应用杆状病毒防止黎豆夜蛾（Velvebean Caterpillar）；在东欧和中国，应用杀真菌的白僵菌（Beauveria bassiana），减轻了数百种作物的银叶白粉虱的危害。

栽培实践有助控制植物病害。如把生产超大果实的葡萄藤嫁接到产果不理想的变种的根茎上，使其成为土源疾病的抗性体。在南欧，把西红柿嫁接到茄子和胡椒的根茎上；甜瓜嫁接到黄瓜的根茎上，往往能提高其产量或延长作物的生长期和增加一定的抗病害能力。

一般认为塑料对环境有害，但它是农民的朋友。几十年来，用反射塑料膜覆盖保护了蔬菜免受白粉虱和蚜虫的侵害。以色列利用透明塑料保护温室作物，使携带病毒的昆虫不能接触作物，这些昆虫有蚜虫、蓟马等。播种前用透明塑料覆盖土壤达3～6周，可使地温升高到约50℃，足可杀死某些真菌的孢子、杂草种子和线虫。在佛罗里达，已利用这项技术保护了蔬菜和观赏植物；埃及和意大利等国，利用该技术保护西红柿和康乃馨；意大利和土耳其，用该法保护胡椒。在某些情况下，用这项技术取替了禁用或限用的化学肥料。

在多种控制虫害方法的同时，害虫的抗性也随之发展。人虫战争决无休止。当科学暂时取得优势时，病虫害会短期地减轻。所以，对农业科技人员来讲，保护作物，抗病防灾，任重而道远……

[Science，2001年6月22日]