搜索
一、计划概述1、国内外研究进展及发展趋势玉米是一种重要的粮食作物，在我国玉米产量占世界总产量的20%左右，为世界第二大玉米生产国。2012年国家统计局的数据显示，我国玉米种植面积达3503万公顷，产量2.056万吨，玉米已成为我国第一大粮食作物。目前河北省玉米种植面积达304.9万公顷，为仅次于吉林省的第三大玉米生产省份。然而，玉米病害的发生给玉米安全生产造成了严重威胁，尤其近年来玉米穗腐病的大面积普遍发生，给人畜健康带来了安全隐患。目前我国记载的玉米害虫有265种，病害47种，草害130余种。其中有52种害虫和40种病害可造成一定的产量损失。2011年玉米病虫害总体为中等发生，危害面积达10.70亿亩次，是发生面积最大的1年，2012年和2013年稍轻。近几年随着种植制度的改革、品种的更换、全球气候变暖等，玉米病害日趋严重，其发生种类和发生规律发生了很大变化，病害的突发性、大发生规律和区域的复杂性日益明显，玉米病害防治也出现了许多新的问题，导致科研人员及基层农业技术人员对病虫害的认识不准确，错过最佳防治防时期，给粮食安全生产带来了挑战。因此，建立规范化的玉米病虫草害发生动态监测体系、探索病原虫原的发生规律、研发综合防控技术体系、筛选药物作用的新的靶标及创制新型杀真菌制剂已经成为目前玉米生产中的关键问题。2、申报基础与前期培育项目负责人自1996年开始带领团队成员从事玉米病虫草害发生特点、发生规律、病原组成及变异、防治等的研究工作，目前已经积累了20多种玉米主要病害、10多种虫害和50多种草害危害情况、发生规律的基本数据和图片资料；研发了玉米大斑病、丝黑穗病、二点委夜蛾、蚜虫等的综合防治技术；具备玉米籽粒中伏马、DON、ZEN毒素检测技术。本团队依托的实验室拥有用于主要病害病原菌变异监测的鉴别寄主3套（15个品种），玉米大斑病菌生理小种组成和变异原因分析的方法和技术，采自全国不同玉米产区的玉米大斑病菌、小斑病菌、弯孢叶斑病菌、穗腐病菌、鞘腐病菌2000余份；用于新病虫草害鉴定的方法和技术，拥有全国从事玉米有害生物研究的市级农业科学研究单位及人员数据资料383条。项目负责人现为国家农业部农业产业技术体系岗位科学家，省突出贡献中青年科技专家，省植物保护首席专家，省高等学校创新团队领军人才，中国民主建国会中央委员，省政协常委。国家自然科学基金、国家“973“项目、国家自然科学奖评审专家。省植物生理学会理事长，省植物病理学会副理事长兼秘书长，省微生物学会副理事长。先后主持和完成多项国家、省（部）级科研课题，获得省部以上奖励10项，其中省自然科学二等奖1项，省自然科学三等奖2项，省科技进步一等奖1项，省科技进步二等奖1项，教育部科技进步二等奖1项，省优秀教学成果二等奖2项。现主持国家自然科学基金、国家“863”、省自然科学基金项目等10余项。发表科研论文300余篇，培养博士研究生15名、硕士研究生143名。主编《农业植物病理学》等专著6部，主讲《农业植物病理学》、《高级植物病理学》、《植物病理学Seminar》等多门课程。具备雄厚的知识储备和组织管理经验。3、人员队伍（项目负责人及团队）？姓名性别出生年月专业技术职位/学位研究方向在团队中的作用董金皋男1963.1教授/博士植物病理学项目负责人张金林男1968.6教授/博士农药学病虫草害防治曹志艳女1978.5副研究员/博士植物病理学病害发生动态监测巩校东男1982.12讲师/博士生分子生物学病原分子检测藏金萍男1981.3实验师/博士生作物遗传育种品种抗性监测陶晡男1981.3助理研究员/硕士计算机科学数据库建设张利辉女1975.5副教授/博士植物病理学草害发生情况监测刘颖超女1968.3教授/博士农药学穗腐病毒素检测何运转女1963.10教授/博士昆虫学虫害发生情况监测贾慧女1977.12实验师/博士生植物病理学病原变异分析三、总体目标、重点任务总体目标：监测东北南部和华北区域玉米产区玉米主要病虫草害的发生状况，分析病原虫原组成及变异动态；利用生产技术集成技术对主要病虫草害进行综合防治；基于信号转导途径和黑色素代谢途径研发新型杀菌剂，为实施绿色玉米的生产奠定基础。重点任务：1、玉米病虫草害病害发生情况的调查及病原组成及病原虫原变异分析；2、生产技术的集成及主要病害的综合防治；3、基于信号转导途径和黑色素代谢途径的靶标药物的筛选及新型杀菌剂的研发。四、实施方案1、玉米病虫草害控制的新途径研究（1）病虫草害发生情况调查及病原组成及其变异监测病虫草害发生情况调查：调查东北南部和华北区域玉米病虫草害的发生现状、生产品种抗性表现及其与气候、病菌变异、增密措施等因素的相互关系；研究新耕作制度和栽培技术下东北南部和华北区域病虫草害发生的优势种类和规律的变化，以及影响病虫害流行相关的因素。病原组成及其变异监测：对东北南部和华北区域病虫害发生的优势种类及其发生发展规律进行监测；并利用分子辅助鉴定技术重点检测主要叶部病害（大斑病、小斑病等玉米叶斑病）病菌变异规律及其生理分化特征。（2）防控技术的集成及主要病虫草害的防治综合防控技术的集成：①高效安全化学种衣剂研制：筛选和研制适合东北南部和华北区域以及机械化耕作模式的高效安全化学种衣剂；②减量化玉米田除草剂应用技术：研发除草剂减量化使用和药害控制新技术；③玉米苗期病虫草害防治技术：组装各类防控措施进行示范，综合评价集成技术的经济和生态效益，研究适合东北南部和华北区域机械化生产需求的玉米苗期病虫草害防控技术规范。主要病虫草害的防治：①玉米生长后期叶斑病防治的前移技术与集成：针对东北南部和华北区域玉米后期主要叶斑病，研发高效、安全控制前移技术；②玉米穗期害虫治理：研究东北南部和华北区域重要穗期害虫，亚洲玉米螟、桃蛀螟、蚜虫等为害对玉米产量的影响，分析穗期钻蛀性害虫为害与穗粒腐病发生以及玉米籽粒霉菌毒素积累的关系；③玉米草害的综合防治：搜集玉米草害种类、发生特点及危害的基本数据，组建玉米草害识别系统模块；在明确玉米病虫草害发生规律和发生特点的基础上，筛选药剂，组装各种防控技术，研发玉米主要病虫草害的综合防控技术体系。2、新型药物位点的研发及药物的筛选（1）基于信号转导途径的杀菌剂的研发主要以玉米大斑病菌为研究对象，初步明确了该病菌中主要信号途径MAPK、cAMP和Ca2+的组成、功能及其作用机制，为探明信号转导网络对病菌生长发育、致病的调控机理奠定了基础，为发掘杀菌剂的新靶点提供了理论依据。主要科学发现：①明确了玉米大斑病菌中至少存在HOG-MAPK、FUS3/KSS1-MAPK和CWI-MAPK3条MAPK途径，确定了HOG-MAPK途径主要参与病菌的高渗胁迫反应，FUS3/KSS1-MAPK调控病菌的致病过程，CWI-MAPK途径与细胞壁发育密切相关。②确定了HOG-MAPK与CWI-MAPK信号途径间存在交叉互作关系；③明确了cAMP途径对病菌的菌丝生长、细胞壁完整性、产孢、附着胞形成及侵染、胞壁降解酶活性、黑色素合成等均具有重要的调控作用；④明确了Ca2+信号途径参与调控病菌的分生孢子萌发、附着胞形成、细胞极性生长、形态建成及致病性等。该方向以玉米大斑病菌为研究对象，阐明了植物病原真菌黑色素在病菌生长发育、致病性及抗逆性中的作用，初步明确了黑色素代谢途径及其调控机制，为开发新型杀真菌制剂奠定了基础。主要科学发现：①建立了成熟的黑色素提取、纯化和鉴定技术，首次从玉米大斑病菌菌丝细胞中提取得到了黑色素，并明确了玉米大斑病菌胞内黑色素为DHN黑色素；②克隆了DHN黑色素代谢途径中的6个关键合成酶基因和1个调控基因，利用基因敲除技术明确了StPKS、St4HNR、St3HNR、StLAC1和StLAC2基因与黑色素产生、附着胞穿透力及致病性相关；③利用抑制剂—Carpropamid确定了StSCD基因调控病菌的侵入和扩展；④利用RNAi技术明确了StMR基因调控黑色素代谢途径中部分合成酶基因的表达。（2）和黑色素代谢途径研发新型杀菌剂基于信号转导途径的新型生物源除草剂研发及应用研发新型生物源除草剂，在综合试验站进行试验示范，明确其应用前景。）新型靶标药物研发方面:①建立了利用外来植物黄顶菊提取物研发新型、绿色除草剂技术方法，研发了2个实用剂型，并进行了田间药效试验；②新发现了一株能产生高效除草活性物质的菌株——小孢拟盘多毛孢PM-1，并建立了该菌株的最佳发酵工艺；③首次从瓜果腐霉、灰葡萄孢、黄顶菊中鉴定出7种除草活性物质；④创立了利用大孔吸附树脂技术分离提取瓜果腐霉除草活性物质的新方法，初步明确了除草活性物质的作用机制。五、团队研究骨干科研业绩情况（顺序待定）董金皋、张金林、谷守芹、邢继红、曹志艳、郝志敏、韩建民、刘颖超、王凤茹、张利辉、申珅、刘宁、巩校东、王艳辉、张靖、孙志颖、时翠平、贾慧、司贺龙、藏金萍、何运转，刘廷辉。