吴孔明

吴孔明,农业害虫监测预警与控制技术专家。1964年出生于河南省固始县,1984年在河南农业大学获农学学士学位,1987年在浙江农业大学获农学硕士学位,1987-1992年在河南省农业科学院植物保护研究所工作。1994年在中国农业科学院获农学博士学位后,到中国农业科学院植物保护研究所工作,先后任副研究员/研究员,植物病虫害生物学国家重点实验室主任和研究所所长。

吴孔明同志率领科研团队在棉铃虫等重大农业害虫灾变规律、监测预警与可持续控制的理论、方法与技术方面做出了突出成绩。先后主持科技部、农业部和国家自然科学基金等12项科研课题;获得国家科技进步二等奖2项和国家科技进步三等奖1项;以责任作者发表研究论文190篇,其中在Science、Nature Biotechnology、Annual Review of Entomology等SCI源刊物发表90余篇,被Nature和Science等国内外学术刊物他人引用1500余次。建立的农业害虫与转基因抗虫植物互作关系研究平台和昆虫雷达监测预警技术研究平台,已成为我国农业昆虫学国际交流合作的重要中心,促进了学科发展和害虫防治的技术进步。其主要成就和贡献有以下几个方面。

一、明确了棉铃虫的地理型组成和迁飞规律,为我国棉铃虫的区域性防控提供了理论依据和技术支撑

系统研究了棉铃虫地理种群的滞育特征、抗寒能力、温湿度适应性和生殖行为等性状的遗传分化,将我国棉铃虫划分为热带型、亚热带型、温带型和新疆型4个地理型并明确了各地理型分布的生态区域。证明棉铃虫在我国为兼性迁飞昆虫,成虫种群密度过大和羽化后所处的不良环境是引起迁飞的主要原因。在国际上首次阐明了棉铃虫通过地理型分化适应不同气候环境和利用季风兼性迁飞扩大栖息地的生境适应模式,澄清了我国长江流域、黄河流域、西北内陆、北部特早熟和华南5个棉花生态区棉铃虫的虫源关系,为棉铃虫异地预测和区域性治理提供了理论支撑。以此为基础建立的棉铃虫监测预警技术体系,显著提升了我国棉铃虫预测技术水平,对有效控制棉铃虫在我国各地的发生危害发挥了重要作用。

二、研发了棉铃虫对Bt棉花抗性监测与预防性治理技术体系,为Bt棉花的可持续利用提供了技术保障

通过实验室棉铃虫种群定向选择,获得了高抗Bt棉花棉铃虫品系,系统研究了棉铃虫对Bt棉花抗性形成的生态、行为、生理生化和分子机制以及我国农业生态系统下棉铃虫对Bt棉花的抗性风险。通过揭示棉铃虫胺基氨肽酶和碱性磷酸酶等基因变异导致对Bt棉花产生抗性的分子机制,建立了由DNA分子检测、单雌家系检测和生长抑制检测组成的棉铃虫抗性早期预警与监测技术体系,可分别进行抗性基因、抗性个体和抗性种群三个水平的抗性检测和监测。

针对我国等发展中国家小农户、小规模农业生产模式无法采用美国和澳大利亚等国家种植一定比例的非转基因作物保护敏感昆虫种群的抗性治理策略,通过系统研究我国多作物生态系统中棉铃虫非棉花寄主提供的天然庇护功能,在国际上创造性地提出了利用小农模式下玉米、小麦、大豆和花生等棉铃虫寄主作物所提供的天然庇护所治理棉铃虫对Bt 棉花抗性的策略;通过阐明棉铃虫对Bt棉花抗性的变异规律和风险评估,提出了以严格禁止种植生长中后期杀虫蛋白低表达的Bt棉花品种等为核心的抗性预防性治理技术体系。

自2001年以来,农业部在转基因生物安全评价法规制订、农业转基因生物安全检定及标准体系、检测体系建设过程中,将上述成果用于我国Bt棉花安全性评价、商业化种植的安全性管理和检测体系建设。农业部于 2004年发布公告(第410号等),全面采纳实施以棉铃虫对Bt棉花抗性预防性治理为核心的Bt棉花安全性管理政策。基于抗性治理的需求,建立和认证了转基因抗虫棉花环境安全性评价机构,重点检测Bt棉花生长中后期Bt蛋白的表达量和稳定性。通过本项成果的应用,在大规模商业化种植Bt棉花十余年后,我国各地棉铃虫自然种群对Bt棉花的敏感性和商业化种植之前相比没有明显变化,Bt棉花对棉铃虫的抗性效率没有降低。

三、阐明了Bt棉花种植模式下害虫种群演替规律和生态学原理,为利用转基因作物防控重大农业害虫提供了新思路、新方法

系统研究了Bt棉花种植对我国华北地区多作物种植模式下靶标害虫棉铃虫区域性种群动态的生态调控作用。研究表明由于棉铃虫成虫趋花产卵习性,导致6月份进入蕾花期的棉花成为棉铃虫最主要的产卵作物。Bt棉花的大规模种植在华北地区形成了6-7月份集中诱杀棉铃虫的死亡陷阱。连续多年的大规模商业化种植破坏了棉铃虫在华北地区季节性多寄主转换的食物链,压缩了棉铃虫的生态位,不仅有效控制了棉铃虫对棉花的危害,而且高度抑制了棉铃虫在玉米、大豆、花生和蔬菜等其它作物田的发生与危害。这一研究成果阐明了转基因抗虫棉花对棉铃虫种群演化的调控机理,证明了将杀虫基因转入害虫嗜好寄主植物调控害虫种群理论的可行性,对发展利用Bt植物可持续控制重大害虫区域性灾变的技术体系有重要指导意义。

系统研究了Bt棉花种植对我国华北地区多作物种植模式下非靶标害虫棉蚜和盲椿象区域性种群动态的生态调控作用。研究表明,由于Bt棉花对鳞翅目害虫的毒杀作用而大幅度降低了防治棉铃虫的农药用量,显著提高了棉花生长中、后期生态系统中瓢虫类等天敌的数量。此类天敌数量的增加,有效地控制了棉蚜的发生和危害;但天敌控制作用较弱的盲椿象取代棉铃虫和棉蚜成为棉田的优势害虫类群。生态学分析显示,由于盲椿象和棉铃虫一样具有趋花产卵习性,而导致6月份进入蕾花期的棉花成为盲椿象最主要的寄主作物。普通棉花防治棉铃虫的大量用药在华北地区形成了6-7月份集中诱杀盲椿象的死亡陷阱,而长期有效地抑制了盲椿象的发生和危害。Bt棉花大规模种植使华北地区失去了盲椿象的诱杀陷阱,导致其在棉田的暴发成灾,并随着种群生态叠加效应衍生成为区域性多种作物的重要害虫。这是国际上对Bt作物关于非靶标害虫种群地位演替机制的最深入研究,研究成果对发展Bt植物有害生物综合治理的方法与技术和指导新一代转基因抗虫作物的研发有重要理论价值。

吴孔明同志治学严谨、品行端正。先后培养博士11人、硕士15人,指导博士后10人,领导的科研团队被中国农业科学院授予优秀科技创新团队荣誉称号。他1998年获国务院政府特殊津贴,1999年被农业部授予有突出贡献的中青年专家荣誉称号,2006年获国家杰出青年基金资助,同年获第九届中国青年科技奖,2007年入选人事部“新世纪百千万人才工程”, 2010年获中国科学技术协会“全国优秀科技工作者“荣誉称号。


 

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