中國(guó)是大豆唯一的原產(chǎn)國(guó)，我國(guó)馴化和種植大豆的歷史超過(guò)五千年。兩千五百多年前成書(shū)的《詩(shī)經(jīng)》中記載，“中原有菽，庶民采之”。在傳統(tǒng)時(shí)代，大豆名列“五谷”之一，是重要的糧食作物?，F(xiàn)如今，大豆早已成為了我國(guó)居民的優(yōu)質(zhì)蛋白的來(lái)源之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年，我國(guó)大豆種植面積達(dá)到1020萬(wàn)公頃，比2021年增加182萬(wàn)公頃，增幅約21%。隨著大豆需求的增長(zhǎng)，其病蟲(chóng)害問(wèn)題也引起了科學(xué)家們的強(qiáng)烈關(guān)注。

▲姚陸銘

大豆蚜蟲(chóng)是大豆生產(chǎn)中主要的蟲(chóng)害之一，具有發(fā)生普遍、暴發(fā)面積大、年危害時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，是危害大豆生產(chǎn)安全的重要害蟲(chóng)之一。挖掘大豆抗蚜資源，分析其中抗蚜基因的遺傳規(guī)律，明確抗蚜基因的功能，解析其抗性形成的分子機(jī)制是防治蚜蟲(chóng)研究的前提基礎(chǔ)。近年來(lái)隨著氣候變暖趨勢(shì)的加劇，世界大豆蚜蟲(chóng)災(zāi)害發(fā)生的頻率不斷增加。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域深耕十多年，上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院副教授姚陸銘的工作就與大豆蚜蟲(chóng)息息相關(guān)。為了攻克我國(guó)大豆抗蚜難題，他和研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)積年累月的不懈科研探索，成功獲得了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(chǔ)和新材料，真正將科研成果寫在了祖國(guó)大地上。

學(xué)以致用，不忘農(nóng)學(xué)之本

中國(guó)是一個(gè)擁有近14億人口的發(fā)展中農(nóng)業(yè)大國(guó)。農(nóng)業(yè)在中國(guó)歷來(lái)被認(rèn)為是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是安天下、穩(wěn)民心的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。但是，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，農(nóng)業(yè)在大多數(shù)人的認(rèn)知中始終是“面朝黃土背朝天”。在沒(méi)上大學(xué)之前，姚陸銘也曾這樣認(rèn)為。直至本科考入上海交通大學(xué)植物生物技術(shù)專業(yè)之后，他才對(duì)這一與人民生活息息相關(guān)的領(lǐng)域有了更加全面的認(rèn)知。

在姚陸銘看來(lái)，現(xiàn)在的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與之前相比已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化?！半S著科技的發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)更類似于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代工業(yè)的智能化結(jié)合，已然變成了一個(gè)十分復(fù)雜的體系?！币﹃戙懻f(shuō)。而相較于其他行業(yè)而言，我國(guó)的智能農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)還比較薄弱。之所以選擇這一領(lǐng)域的研究工作，他就是希望自己能夠不忘農(nóng)業(yè)之本，扎扎實(shí)實(shí)為我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展作出一些實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。

大學(xué)二年級(jí)，姚陸銘第一次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室接觸到相關(guān)領(lǐng)域研究，并在循序漸進(jìn)的科研探索中，對(duì)影響大豆生長(zhǎng)的害蟲(chóng)——大豆蚜蟲(chóng)有了初步的了解。姚陸銘介紹道：“大豆蚜蟲(chóng)最早原發(fā)于中國(guó)、朝鮮、印度尼西亞和俄羅斯等國(guó)家，2000年后入侵美國(guó)、加拿大和澳大利亞等國(guó)家，成為廣受關(guān)注的世界農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。在我國(guó)農(nóng)業(yè)歷史上，2004年北方大豆主產(chǎn)區(qū)黑龍江省的蚜蟲(chóng)發(fā)生面積曾達(dá)到139.3萬(wàn)公頃。在北美，大豆蚜蟲(chóng)的傳播給大豆生產(chǎn)帶來(lái)巨大損失，2003年全美大豆蚜蟲(chóng)害發(fā)生面積達(dá)到300萬(wàn)公頃?！痹谶@一背景下，21世紀(jì)初期，美國(guó)開(kāi)始對(duì)大豆蚜蟲(chóng)開(kāi)展十分系統(tǒng)的研究工作。雖然，中國(guó)是大豆蚜蟲(chóng)的原發(fā)國(guó)之一，但是我國(guó)對(duì)大豆蚜蟲(chóng)在分子層面的研究起步相對(duì)較晚。如今，姚陸銘深耕在相關(guān)領(lǐng)域，也是希望能夠通過(guò)和團(tuán)隊(duì)成員的共同努力將中國(guó)在這一領(lǐng)域的研究創(chuàng)新工作推上新的臺(tái)階。

開(kāi)拓創(chuàng)新，發(fā)掘大豆蚜蟲(chóng)抗性基因

常言道：“種瓜得瓜，種豆得豆?！蓖恋厥亲畈粫?huì)“說(shuō)謊”的，它靠的是積累實(shí)踐，是每一位研究者對(duì)土地的敬畏與不斷地開(kāi)拓。扎根于農(nóng)業(yè)領(lǐng)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(lái)，最終還要回歸于土地。因?yàn)榇蠖寡料x(chóng)在大豆出苗到收獲的整個(gè)生育周期都可能發(fā)生，因此，姚陸銘和研究團(tuán)隊(duì)常年奔波于田間地頭，土地和農(nóng)業(yè)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(fù)有心人。在多年的研究探索下，姚陸銘對(duì)大豆蚜蟲(chóng)這一生物早已“了如指掌”。他介紹說(shuō)：“通常來(lái)說(shuō)，大豆蚜蟲(chóng)不同于其他的害蟲(chóng)，它們主要以成蟲(chóng)和若蟲(chóng)在豆株的頂葉、嫩葉和嫩莖上刺吸汁液。嚴(yán)重時(shí)布滿莖葉，也可侵害嫩莢，造成植株矮小，結(jié)果枝和結(jié)莢數(shù)減少，千粒重降低，苗期發(fā)生嚴(yán)重時(shí)可使整株死亡，大發(fā)年如不及時(shí)防治，輕則減產(chǎn)20%～30%，重則減產(chǎn)50%以上?！爆F(xiàn)如今，幾乎我國(guó)所有的大豆產(chǎn)區(qū)都有大豆蚜蟲(chóng)的分布，因此通過(guò)科學(xué)手段提高大豆的抗性，減少大豆蚜蟲(chóng)對(duì)大豆生長(zhǎng)的傷害，提高大豆的產(chǎn)量，對(duì)于我國(guó)的食品安全至關(guān)重要。

但是，這項(xiàng)工作遠(yuǎn)比想象中復(fù)雜。中國(guó)的大豆品種類型極為豐富，根據(jù)大豆的種皮色、生育期和粒大小，在播種期類型的基礎(chǔ)上可以劃分為480型。為了能夠?qū)ふ业阶罴训目寡粱?，姚陸銘和研究團(tuán)隊(duì)所做的第一件事就是對(duì)大豆品種進(jìn)行收集，進(jìn)而再通過(guò)人工接種蚜蟲(chóng)，挖掘大豆抗蚜資源，分析其中抗蚜基因的遺傳規(guī)律，解析其抗性形成的分子機(jī)制?！拔覀冎饕獜姆肿踊駾NA等層面科學(xué)鑒定哪些大豆基因是抗蚜蟲(chóng)的，哪些基因是驅(qū)趕蚜蟲(chóng)的。”姚陸銘說(shuō)。

十年磨一劍，礪得梅花香。通過(guò)一系列科研攻關(guān)，姚陸銘團(tuán)隊(duì)現(xiàn)如今已經(jīng)成功篩選出對(duì)蚜蟲(chóng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的具有大豆抗蚜功能的新基因，研究結(jié)果為大豆抗蚜育種提供理論基礎(chǔ)和新材料。“在相關(guān)成果的基礎(chǔ)上，我們就可以把大豆抗蚜性狀導(dǎo)入當(dāng)前大豆的一些主栽品種中去，以減少大豆蚜蟲(chóng)對(duì)大豆植株的傷害，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。除此之外，他們還對(duì)其他與大豆有共通性的農(nóng)作物病蟲(chóng)防御展開(kāi)探索，從而揭示相關(guān)基因?qū)τ谵r(nóng)作物病蟲(chóng)害防御的普適性特點(diǎn)?！币﹃戙懻f(shuō)。

緊跟前沿，推進(jìn)上海扁豆智能化栽培

“我們?cè)谧鲅芯康臅r(shí)候，要經(jīng)常抬起頭來(lái)看看前面，因?yàn)槿绻銗炛^一直往前走的話，很可能路就走偏了?！敝两瘢﹃戙懭郧逦赜浀米约旱拇T博導(dǎo)師武天龍教授對(duì)他們的殷殷囑托。扎根豆類作物育種、大豆抗蟲(chóng)性狀調(diào)控多年，姚陸銘始終緊跟著領(lǐng)域的發(fā)展前沿。

近些年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)環(huán)境隨著勞動(dòng)力短缺、人口老齡化的發(fā)展面臨著極大挑戰(zhàn)，并引發(fā)了一場(chǎng)新的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)變遷。在這一現(xiàn)狀下，姚陸銘和團(tuán)隊(duì)敏銳地洞察到創(chuàng)新農(nóng)作物品種及栽培技術(shù)、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，將是這一領(lǐng)域發(fā)展的大勢(shì)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(qū)優(yōu)勢(shì)蔬菜之一。多年來(lái)，在武天龍教授的領(lǐng)導(dǎo)下，姚陸銘和所在團(tuán)隊(duì)成員對(duì)華東地區(qū)的扁豆品種進(jìn)行了大量改良創(chuàng)新。如今，面對(duì)上海地區(qū)勞動(dòng)力短缺的大趨勢(shì)，他和團(tuán)隊(duì)成員也一直在嘗試推進(jìn)扁豆生產(chǎn)的智能化。

▲研究團(tuán)隊(duì)合影（前排右一為姚陸銘，左二為團(tuán)隊(duì)帶頭人武天龍教授）

近一年來(lái)，姚陸銘和團(tuán)隊(duì)建立的具有智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溫室大棚已初具雛形，未來(lái)他們還將基于數(shù)據(jù)挖掘的智能技術(shù)，自動(dòng)從水、土、肥、種等基本數(shù)據(jù)中發(fā)掘規(guī)律，培育適宜一年內(nèi)不同時(shí)期栽種的扁豆新品種，優(yōu)化針對(duì)不同品種的不同種植時(shí)期的水肥管理、病蟲(chóng)害防治等的栽培技術(shù)，建立適應(yīng)科技發(fā)展及提升產(chǎn)業(yè)的智能化連棟大棚核心基地。通過(guò)新品種、新技術(shù)、新系統(tǒng)、新設(shè)施的科學(xué)技術(shù)發(fā)展和提升，使上海扁豆產(chǎn)業(yè)能進(jìn)一步引領(lǐng)全國(guó)的扁豆生產(chǎn)。

走得再遠(yuǎn)，也未曾忘記自己為什么出發(fā)。在姚陸銘看來(lái)，從事農(nóng)業(yè)研究不能只停留在理論方面，一定要落到實(shí)處。而他深耕這一領(lǐng)域研究的初心，便是用科學(xué)為人民服務(wù)。展望未來(lái)，他還將立足大豆蚜蟲(chóng)這一研究領(lǐng)域，篩選出更多抗性資源，同時(shí)將團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的更多大豆抗性品種真正推廣到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。除此之外，在團(tuán)隊(duì)的研究基礎(chǔ)上，他們還會(huì)根據(jù)不同地區(qū)病蟲(chóng)的種類及病蟲(chóng)害的特點(diǎn)，將自己的研究種類進(jìn)行擴(kuò)展，以更好地助推我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

研究之路任重而道遠(yuǎn)，姚陸銘還將用不懈探索在中國(guó)的土地上孕育更多奇跡。