珞珈山上養蟲人

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珞珈山，武漢大學東北角，幾間老平房旁邊有片巨大白色紗網。幾十年來，它默默籠罩在那里，絕大多數人都不知道它是做什么用的。

直到不久前，這里突然成了海內外媒體關注的焦點——《自然》雜志介紹的一項重要成果，便是在此處完成的。跟著何光存教授的腳步，進入大網內部，《中國科學報》記者這才看清，原來此地飼養著無以計數的蟲子。過去30多年，“養蟲人”何光存帶領課題組成員圍繞數以百萬計的害蟲“做了一篇大文章”。

武漢大學何光存教授。武漢大學供圖

這種害蟲，每年危害上億畝稻田

水稻是世界上主要糧食作物之一，水稻收成關乎億萬家庭溫飽冷暖。水稻蟲害是影響水稻收成的重要因素。在水稻蟲害中，褐飛虱之害尤其突出。

別看褐飛虱只是一種體長僅三四毫米的小飛蟲，它卻對中國、菲律賓、越南、泰國、印度尼西亞等水稻主產國產生嚴重危害，是亞洲水稻生產中的頭號害蟲。科學家研究發現，它們成群結隊的在一些水稻主產區大量繁殖，吸食水稻韌皮部汁液、傳播病毒病并導致水稻大面積倒伏。權威數據統計，在我國，稻飛虱每年發生面積接近4億畝次、造成100多萬噸糧食損失——這些糧食可以養活幾百萬人。

褐飛虱防治是世界性難題，這種害蟲為害嚴重時，可讓水稻成片倒伏死亡，顆粒無收。更令科學家頭疼的是，由于長期使用化學農藥，在我國的水稻產區，褐飛虱已經有了很強的抗藥性，一般農藥收效甚微，有的甚至無濟于事。

在武漢大學生命科學學院雜交水稻全國重點實驗室（以下簡稱武大雜交水稻重點實驗室），記者隨著何光存的指引，貓下腰仔細看，果然就看清了那些看似細小纖弱、人畜無害的小飛蟲盤踞在稻桿基部啃食。何光存告訴《中國科學報》記者：“這種害蟲喜歡蟄伏在水稻基部吸食水稻汁液，因此，在稻田噴灑農藥防治效果往往不好。”

褐飛虱其實并非我國本地害蟲，而是漂洋過海而來的不速之客。武大雜交水稻重點實驗室副主任楊芳介紹，褐飛虱屬于典型的“遷飛害蟲”。它們分布在東南亞稻田越冬，每年隨著季風遷飛來到中國，主要落腳到長江中下游地區的稻田，繁殖五六代，一生百、百生萬，產生龐大群體嚴重威脅著我國的糧食安全。

既然褐飛虱危害這么嚴重，能不能專門研究這種害蟲，為國家找到破解之策？

褐飛虱。受訪者供圖

研究害蟲，需要“很大的膽量”

上世紀90年代，水稻研究倍受國家重視，以袁隆平、朱英國等為代表的農業科學家在水稻遺傳育種等方面做出許多開創性工作。受此影響，很多人都緊隨其后，把科研重點放在水稻良種選育上。

然而，專門從事水稻蟲害抗性研究的科學家卻非常少。一方面，世界上很多人一度不相信“水稻抗蟲”，他們認為褐飛虱這些蟲子天生就是吃水稻的，不依靠化學農藥等外部作用，單憑作物自身不可能抵抗害蟲的取食。另一方面，抗蟲研究技術難度大、周期長，不好出成果、可能陷入蟲害研究里一事無成。聽說何光存要搞褐飛虱抗性研究，已故中國工程院院士、著名農業科學家朱英國稱贊“小何有膽量”。

“我們這一輩人，受前輩科學家影響很深，留學回國，一心就想為國家解決難題，促進農民增收。”何光存不僅這樣想，而且堅持這樣做。從上個世紀90年代開始，他背著瓶瓶罐罐深入田間捕捉褐飛虱，并開始在紗網棚內大量養殖褐飛虱，測試各種水稻對褐飛虱的抵抗能力。在此后的許多年里，養殖和研究各種各樣的蟲子，成了這個“蟲子教授”干的最多的工作。

隨著研究的深入，褐飛虱數量越來越多，需要安置。于是，武漢大學東南角，大紗網和幾間老平房就成了他和課題組成員養殖各種褐飛虱，并找到抗蟲資源和抗蟲基因的“神秘實驗場所”。

“國際同行的抗褐飛虱研究比我們早20多年，我們起步晚，但21世紀初就走到了世界前沿。”楊芳介紹，經過14年默默無聞的艱辛研究，到2009年，何光存帶領科研課題組終于克隆出國際上第一個水稻抗褐飛虱基因Bphl4——何光存課題組在掌握大量褐飛虱樣本，研究水稻對害蟲反應的基礎上，從野生稻雜交后代中克隆出抗褐飛虱基因Bph14，帶有這一基因的水稻，能夠有效提高對蟲害的“反抗能力”，讓褐飛虱吸食不到水稻汁液、不得不知難而退。

這項技術一經問世，就引發密切關注。隨后的短短幾年時間，國內數十家肓種單位推廣應用了這一成果。很多農戶發現，過去讓他們減產乃至絕收的稻飛虱“不見了”。憑借這一成果，何光存先后獲得“湖北省自然科學獎一等獎”“第七屆大北農科技獎特等獎”等榮譽，備受追捧。用他的話說，“著實風光了一把！”

反抗害蟲，讓水稻自己“挺直腰桿”

“風光了一把”之后，何光存又清醒地認識到，雖然都是褐飛虱，但不同褐飛虱類型對水稻的危害有所不同，單靠一種“反抗基因”還不夠。這就好比打疫苗，常見流行病有一二十種，單注射一種疫苗不保險。于是，何光存課題又經過20余年艱苦研究，從野生稻和古老農家水稻品種中陸續克隆出10個抗褐飛虱基因。

楊芳介紹，目前各國科學家根據全世界水稻對不同生物型褐飛虱的抗性反應，已克隆17個抗褐飛虱基因，其中，武大雜交水稻重點實驗室何光存教授課題組擁有11個，在這一細分領域占據絕對國際話語權，這些基因的廣泛應用推動我國抗褐飛虱研究躍居世界領先水平。

國際上利用作物自身的抗性來控制害蟲已經有上百年的歷史。但是，作物天然抗蟲品種如何抗蟲的分子機理一直不明確。也就是說，科學家掌握了對付褐飛虱等害蟲的辦法，但這些辦法是如何發揮作用的，還沒有弄明白，“知其然，不知其所以然”。

何光存課題組的研究發現，褐飛虱咬食水稻時會產生唾液，其中含有一種名為BISP的唾液蛋白，該蛋白是將普通水稻變得脆弱、易于被取食的“元兇”。而在含有Bph14基因的抗蟲水稻中，當BISP進入水稻細胞后，會立即與Bph14編碼的受體蛋白發生特異性結合，激發強烈抗蟲反應，使褐飛虱不能取食、生長發育受阻、死亡率上升，從而阻止了侵害。

“抗褐飛虱基因編碼的受體蛋白就相當于水稻細胞中的一個哨兵，當褐飛虱蟲的唾液蛋白BISP進來之后，它馬上就能夠發現它，產生一種信號，繼而把這個信號傳遞下去，激發水稻強烈的抗蟲性，抵抗住這個害蟲。”何光存解釋說。這是國際上首次發現被植物免疫受體感知的昆蟲唾液蛋白。

事物都有兩面性，抗蟲基因可以抗蟲害，但抗性過于強烈則會影響水稻的生長發育。怎么解決？何光存課題組繼續探索，發現BISP-BPH14結合后進一步與細胞自噬受體NBR1結合。細胞自噬是真核生物對細胞內物質進行降解周轉的重要過程。BISP-BPH14-OSNBR1三蛋白互作激發細胞自噬，精細調控水稻抗蟲性的水平，從而成功地讓水稻生長和抗蟲性達到動態平衡，達到既抗蟲又高產的目的。

該研究成果培育的水稻新品種推廣應用后，在褐飛虱輕發生地區，可以不打農藥；在重發生地區可少打農藥2-3次，每畝節省成本40—60元。

也正是因為第一次清楚地揭開了害蟲取食與植物反取食的分子機制，《自然》以長文的形式刊發了何光存課題組研究成果。于是，20多家海內外媒體聞訊趕來集中采訪。

何光存教授課題組成員。受訪者供圖

 研究害蟲，練就“雕蟲小技”

走進武大雜交水稻重點實驗室，何光存課題組成員郭建平揭開一個塑料薄膜罩，里面放置有3盆長勢茂盛的水稻株，湊近稻株的基部可以看到，密密麻麻的褐飛虱正聚集啃食稻桿。郭建平介紹，這里養殖的褐飛虱是課題組的試驗蟲源。

而在那個專門飼養褐飛虱的巨網里，該課題組還飼養著超過200萬只蟲子。“我們經常要去用吸管吸蟲，把蟲子帶回實驗室做研究。”郭建平說。

何光存介紹：“飛蟲雖然很小，但研究人員需要對它們的品種、產地、性別、蟲齡、體重、特性等進行詳細分類，并且細致觀察它們平均每小時吸食的水稻汁液重量等等，做出細致實驗分析，得出詳細數據，用以指導抗蟲基因研究。”

面向國家重大戰略需求和世界科技前沿，利用何光存課題組抗褐飛虱基因培育的水稻品種目前已在湖北、安徽、湖南、江西、廣西、海南等省份大面積推廣應用，田間褐飛虱蟲口密度降低85%以上，在減少農藥使用的情況下，保障了農民增產增收。2020年他們因此獲得國家技術發明獎二等獎。

回顧當初決定“研究蟲子”時的義無反顧，以及30多年研究“一只蟲子”的矢志堅守，何光存頗有感慨，“一個人的時間精力是有限的，很多看起來冷門的研究也需要有人去做，下定決心在某個領域傾力而為，做出自己的貢獻，科研生涯就算沒有虛度。”

令楊芳印象深刻的是，何光存因在水稻抗蟲領域的突出貢獻，屢獲獎勵。但他幾乎每次都把相關部門頒發給他個人的獎金，分給參與研究的每一位成員，就連幫忙養蟲子的工人師傅都不會落下。何光存解釋：“研究蟲子是一件非常枯燥的事情。如果說，我們做出了一點貢獻，那是幾十年來、100多位參與研究的師生、工人共同汗水的結晶。”

在同事眼中，何光存幾乎把全部精力都投入到了抗蟲研究中，幾十年如一日，幾乎每天都是早來晚歸。有一年，本到了下班回家的時候，他卻因為醉心于趴在地上觀察“蟲子啃噬水稻的過程”，忽視了對孩子的照料。當有人慌慌張張跑來告訴他：“你女兒掉水塘里了！”他才猛然起身，感覺天旋地轉。

何光存記得很清楚，那天晚些時候，他非常敬重的朱英國院士去醫院看望被救起來的孩子，瞅見病床邊滿眼通紅、一臉愧疚、木在那里的何光存，朱先生溫柔地拍了拍他的肩膀。那一瞬，他實在繃不住了，眼淚刷刷地流了下來。

現在，讓我們再回望珞珈山、武漢大學東北角，那張碩大的網子以及它籠罩的養蟲室。30多年來，它靜靜佇立于此，包括很多武大師生在內的絕大多數人，都不知道它是做什么用的。

未來，越來越多的人會知道，這里有一位勤勞的養蟲人，與數百萬只蟲子為伴，30年如一日，默默鉆研著他的“雕蟲小技”。

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