原标题：我国重大病虫害防控综合技术研发与示范专项顶层布局及实施进展

       “十三·五”期间，我国重大病虫害频发，如草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda入侵我国并不断扩散，蔓延扩散至27个省（自治区、直辖市），可为害玉米和高粱等20余种作物（Zhou et al.，2021）；柑橘黄龙病、梨火疫病以及苹果蠹蛾Cydia pomonella等检疫性病虫害不断扩散蔓延，给果树产业造成重大经济损失（张文辉等，2022）；小麦赤霉病常年发生面积已超过700万hm²，占全国小麦总种植面积的1/4左右，减产达10%～20%（张彬等，2023）。病虫害持续偏重发生导致森林生态功能降低和草原生态退化，化学农药的过度使用也引起物种多样性降低、遗传多样性丧失、生态系统脆弱和失衡等问题，给我国的农业安全生产和农林生态安全带来严峻挑战。

       《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标》中明确要求，要“健全农作物病虫害防治体系”“加强外来物种管控”。为解决重大病虫害对我国农业生产带来的不利影响，“十四·五”期间，国家重点研发计划设立“重大病虫害防控综合技术研发与示范”（简称“重大病虫害”）重点专项，旨在通过科技支撑实现新发突发病虫害入侵暴发风险可防、重大病虫害危害损失可控、农林生产系统病虫害有方可治和区域病虫害全程防控绿色化，强有力支撑我国农林生产安全、农产品质量安全和农林生态安全。

       本文对“十四·五”“重大病虫害”重点专项的顶层设计、整体布局、总体进展、实施效果、重大成果和创新管理举措等进行综述，统计分析了“重大病虫害”重点专项年度任务部署、中央财政资金分布、项目承担单位地域分布等相关数据，并梳理了专项取得的阶段性成果，以期为重大病虫害防控领域相关科研人员、管理部门、推广机构以及技术用户等提供参考，充分发挥专项在支撑我国农林生产安全、农产品质量安全和农林生态安全中的战略作用。

1  国内外现状与发展趋势

1.1  国内外现状

1.1.1  农林病虫害灾变规律研究越发深入

       随着分子生物学、结构生物学、组学大数据及人工智能理论与技术的不断发展，通过多学科交叉融合开展病虫害机制研究也逐渐成为趋势。在重大病虫害致害机制研究方面，美国科研人员鉴定到调控入侵害虫斑翅果蝇Drosophila suzukii性别发育的关键基因doublesex（dsx），通过基因编辑技术对dsx进行敲除，有效降低了害虫种群（Yadav et al.，2023）；在病原物效应因子与植物抗性相关蛋白互作关系研究方面，德国科研团队揭示了十字花科植物细胞外模式识别受体特异性识别真菌多聚半乳糖醛酸酶并激活植物免疫的机制（Zhang et al.，2021）。

       我国在小麦赤霉病、稻瘟病、作物疫病、棉铃虫Helicoverpa armigera和稻飞虱等部分重大病虫害与作物及环境互作机制研究中也取得一定突破。如我国科研人员通过20年的持续研究，首次从小麦近缘植物长穗偃麦草Elytrigia elongata中克隆了小麦抗赤霉病基因Fhb7，并揭示了其抗病遗传及分子机制（Wang et al.，2020）；揭示了稻瘟病菌Magnaporthe oryzae特有毒性效应蛋白MoErs1抑制水稻发挥免疫力的机制（Liu et al.，2024）。

1.1.2  农林病虫害灾变监测预警技术快速发展

       欧美国家利用人工智能技术对重大病虫害开展精准诊断，如以色列特拉维夫农业科技创业公司Saillog开发出智能手机应用程序Agrio，可利用人工智能和计算机视觉算法来识别植物病虫害，用户通过上传受害农作物图像便可获得有关的诊断和建议；美国宾夕法尼亚州立大学和德国PEAT GmbH公司分别开发出Plant Village和Plantix智能植物识别App，能够智能识别农作物各种病虫害，并给出相应的处理方案。

       我国科研人员通过生物学、信息学、互联网+技术融合，开展暴发性和流行性生物灾害识别诊断。中国科学院和安徽省农业科学院相关团队联合研发出我国首个农业垂直领域病虫害大模型——图知农业病虫害大模型，对田间一类病虫害的检测识别精度基本达到90%以上，还可对病虫害发生趋势、发生面积与发生程度进行预测和预警，颠覆了传统的植保服务模式，将给农业生产带来更加智能化、精准化的管理手段和服务，助力我国农业生产的可持续发展（http://www.iim.cas.cn/xwzx_2021/jqyw/202404/t20240428_777228.html）。

1.1.3  病虫害防控核心技术及产品不断更新换代

       欧美国家通过改进微生物发酵技术和制剂工艺，在病虫害防控产品开发方面取得许多新进展。如德国巴斯夫公司开发出基于解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens的全新生物杀菌剂Serifel，不仅具有抑制病原细菌和真菌侵染的功效，还能激活植物自身的防御机制，可广泛用于水果和蔬菜病害防治（Travadon et al.，2023）。美国农业科技公司ISCA和其他科研机构的研究人员开发出生产昆虫性信息素的新方法，通过对亚麻荠Camelina sativa进行基因改造，使其在籽油中产生昆虫信息素前体化合物，从而在不使用农药的情况下达到防治农业害虫的目的，大大缩短了生产过程并降低了生产成本（Wang HL et al.，2022）。

       我国则在天敌昆虫、虫生真菌和苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis（Bt）制剂等的挖掘与创制方面开展探索，并取得一定成效，部分领域处于国际先进水平。如在天敌昆虫领域，我国科研人员开发出基于电动多旋翼无人机平台的昆虫天敌（赤眼蜂）胶囊智能投放系统，可实现全自主模式下在玉米田中玉米螟赤眼蜂Trichogramma ostriniae精准高效投放，有效解决了传统赤眼蜂投放时劳动强度大、耗时长以及投放不均等问题（http://www.ciomp.ac.cn/xwdt/zhxw/201909/t20190902_5374809.html）。在Bt制剂开发方面，通过定点突变、结构域替换或融合以及抗独特型抗体模拟等策略，设计开发出活性更高、稳定性更强、杀虫谱更广和非靶标生物安全性更高的新型杀虫蛋产品（徐重新等，2024）。

1.1.4  农林病虫害防控治理体系日臻完善

       近年来，国外基于信息化、智能化和机械化等技术的快速发展，提出病虫害大面积种群治理等新理论。美国早在20世纪50年代就提出了“综合防控”的理念，实施将生物防治与化学防治相结合的策略，欧美各国在随后的数十年间对该理念进行了丰富拓展和实施应用。通过实施病虫害综合防控，在显著减少杀虫剂使用的同时，取得了显著的社会和经济效益（Deguine et al.，2021）。

       我国则逐步完善了“公共植保、绿色植保、科学植保”的农林病虫害防控理论，通过政府和社会力量共同参与，开展病虫害精准绿色防控，实现农药减量，注重环境保护、生态平衡和食品安全等（赖鸿浩，2020）。

1.2  发展趋势

       随着各国对重大病虫害防控的日益重视，重大病虫害防控领域正经历着深刻的变革与发展，主要表现在以下几个方面：

       一是信息技术与植保学科不断融合，加快实现病虫害精准监测预警。物联网、互联网、大数据等现代信息技术对传统植保学科的渗透和融合发展不断加快。通过研究农林草业病虫害的发生发展趋势及其相关的各种内因和外因，长期采集积累大量数据，探索建立全国病虫害监测“一张网”“一套数”，突破精准监测预警难题，已成为研究热点和重点方向。

       二是兼顾有害生物的综合防控，实现区域生态治理。同一生态区域上的病害、虫害、草害等之间存在一定联系，在防控策略上迫切需要进一步加强统筹考虑，实施多种有害生物综合防控；在防治手段上采取兼顾多种病虫草害的系统解决方案，减少防治成本，实现区域生态治理。

       三是强化采用环境友好型防控措施，实现全程防控绿色化。充分利用生物、物理、农业和生态等环境友好型防治措施，根据各类有害生物的特点选择最佳措施，减少化学农药的施用次数和数量，减轻对天敌和土壤有益生物的杀伤，减少对生物多样性、遗传多样性和生态系统稳定性尤其是人畜健康安全的影响，确保生产安全、生态安全和生命安全。

2  重点专项顶层设计与整体布局

2.1  总体思路

       “重大病虫害”重点专项坚持需求导向和问题导向，以保障国家农林生产安全、农产品质量安全和农林生态安全为根本目标，坚持病虫害防控“防风险、堵漏洞、强基础、补短板”的工作原则，针对新发突发病虫害监测预警能力弱、重大病虫害难控制、防控高新技术原创能力不足和病虫害防控化学农药用量大等瓶颈问题，强化新发突发病虫害高效监控、重大病虫害可持续控制、病虫害防控高新技术自立自强和农林生产病虫害全程绿色防控的目标导向，采用“基础与应用基础研究、关键核心技术与产品研发、技术集成与示范应用”互融互通的研究思路，根据产业需求紧迫程度和技术成熟度，以项目为载体，集聚各类创新要素，推动形成创新合力，促进科技创新能力和成果精准供给能力整体跃升，大幅提升我国重大病虫害防控技术水平，为保障农林生产安全、农产品质量安全和农林生态安全提供强有力的科技支撑。

2.2  实施目标

       “十四·五”“重大病虫害”重点专项实施的总体目标是：到2025年，突破并形成一批自主可控的农林重大病虫害防控关键核心技术，研发一批满足农业高质量发展和国际竞争需要的病虫害绿色防控新产品，有效控制农林重大病虫害危害；重大病虫害测报准确率超过85%，外来入侵生物防控效率超过90%、口岸监测阻截率超过90%，实现重大病虫害可防可控可治；粮食等重要农作物重点发生区病虫害造成的产量损失控制在5%以下，绿色防控覆盖率提升到60%以上；森林草原有害生物成灾率控制在3.5‰以下，绿色防控率提升到80%以上，化学农药使用总量减少10%～20%。

2.3  任务设置

       本专项共设置4个任务，22个任务方向。其中主攻方向5个，包括“国家病虫害数字化精准监测预警技术体系构建与应用”“重大病害灾变机制与可持续防控技术研究”“重大害虫灾变机制与可持续防控技术研究”“病虫害生物防治资源挖掘利用与产品创制”和“粮食作物病虫害演替规律与全程绿色防控技术体系集成示范”。

       从创新分类上，专项所设立的项目可分为基础研究、技术开发和应用示范3种类型。从项目实施机制上看，除常规公开竞争项目外，专项还创新实施部省联动、揭榜挂帅、青年科学家和科技型中小企业等不同机制。2021—2023年，专项共设置3个部省联动项目、6个揭榜挂帅项目、8个青年科学家项目和4个科技型中小企业项目。

2.4  年度部署

       “重大病虫害”重点专项中央财政总批复概算115,850万元。其中，2021年立项11个项目，中央财政经费43,800万元，共设置3个公开竞争项目、4个揭榜挂帅项目、1个部省联动项目和3个青年科学家项目；2022年立项21个项目，中央财政经费约25,723万元，共设置9个公开竞争项目、2个揭榜挂帅项目、1个部省联动项目、5个青年科学家项目和4个科技型中小企业项目；2023年立项14个项目，中央财政经费约27,609.86万元，共设置13个公开竞争项目和1个部省联动项目（表1～表2）。

表1  2021—2023年专项任务项目和经费年度数据统计

表2  2021—2023年专项任务部署情况

2.5  项目分布

       从项目主持单位类型来看，其中由大专院校主持的项目共14个，占项目总数的30.4%，中央财政经费约33,700万元；由科研院所主持的项目共25个，占项目总数的54.3%，中央财政经费约56,700万元；由企业主持的项目共7个，占项目总数的15.3%，中央财政经费约6,700万元（图1）。

图1  2021—2023年专项项目年度分布

       从主持单位地域分布来看，46个项目主持单位分别来自13个省市的28家单位。其中，来自北京市、浙江省、湖南省的项目主持单位数量位居前列，分别为9、4和3家，分别占主持单位总数的32.1%、14.3%和10.7%；分别主持承担项目22、5和5项，占项目总数的47.8%、10.9%和10.9%（图2）。

图2  2021—2023年专项项目地域分布

3  重点专项总体进展

       截至2023年12月，“重大病虫害”重点专项共发表研究论文654篇，发布技术规范45项，制定标准26项，申请和授权发明专利436项、软件著作权52项，阐明新理论、新原理58项，研发新产品、新装置58项，开发新技术、新工艺、新方法116项，成果转化应用12项，成果示范推广约70万hm2，培训技术人员和农民约23万人次以上。专项实施3年多以来，在重大病虫害致病成灾规律机制研究，病虫害快速检测技术与设备、绿色高效防控用品研制，综合防控技术与可持续防控技术模式创新等方面取得了良好进展。

3.1  揭示了部分重大农作物病虫害致病及成灾规律

       专项解析了部分重大病害的致病机制和传播规律，如RNA病毒介导水杨酸和茉莉酸关键调控因子促进自身侵染和传播机制（Zhang HH et al.，2023），水稻稻瘟病抗性调控新机制（You et al.，2023），水稻NF-YA转录因子抑制茉莉酸途径介导抗病毒免疫反应新机制（Tan et al.，2022），陇南地区、喜马拉雅地区、云贵高原为我国条锈菌Puccinia striiformis f.sp.tritici的菌源中心（Li et al.，2023）等；揭示了部分重要害虫的耐药机制和成灾规律，如蚜虫成灾致害分子机制（Guo et al.，2023；Yuan et al.，2023），柑橘黄龙病菌Candidatus Liberibacter asiaticus利用分泌蛋白调控寄主自噬促进自身侵染机制（Shi HW et al.，2023；Shi JX et al.，2023），褐飞虱Nilaparvata lugens翅长分化机制及区域性迁飞规律（Zhang et al.，2022；Lv et al.，2023）、长江三角洲及黄淮地区草地贪夜蛾迁飞和为害规律（李建春等，2023；Zhang XY et al.，2023）等。

3.2  研发了重大病虫害检测监测技术及绿色防控产品

3.2.1  病虫害高效检测监测关键技术与装备

       专项研发了稻飞虱田间种群监测预警技术和高空迁飞种群监测预警系统（Sun et al.，2022）、小麦赤霉病智能化预测预报系统（邢瑜琪等，2023）；研发了梨火疫病菌Erwinia amylovory活体检测技术、番茄褐色皱纹果病毒（tomato brown rugose fruit virus，ToBRFV）特异性精准检测体系以及检疫性病原菌活性状态甄别技术等；研发了口岸粮谷病虫害现场快速筛查关键技术及装备、水果病虫害无损检测关键技术及装备、跨境货舱病虫害检测系统等，基本实现了口岸有害生物自动化检测（Chen et al.，2022）。

3.2.2  绿色防控产品

       专项研发出部分重要病虫害的快速检测系统，如柑橘黄龙病菌快速检测试纸、松材线虫Bursaphelenchus xylophilus快速检测产品；培育了一批抗病虫植物新品种，如抗苹果蠹蛾苹果/梨品种、驱避番茄潜叶蛾Tuta absoluta及马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata功能植物等；研发了一批病虫害绿色高效防控产品，如新型生物农药产品、无人机飞防润湿助剂、苹果蠹蛾和番茄潜叶蛾性诱芯、稻飞虱杀虫新药剂资源和天敌资源等；研发了系列病虫害高效防治装备，如智能无人施药车、苹果蠹蛾/番茄潜叶蛾雌雄双杀诱捕装置及智能迷向丝自动灌装机等。

3.3  研发了重大病虫害综合防控技术

       专项研发了水稻广谱抗病毒绿色防控关键技术、基于配植诱杀树种的光肩星天牛Anoplophora glabripennis灾害生态自控技术、基于检测试剂盒和胶体金免疫试纸条的ToBRFV快速检测技术、基于虫口监测和生物农药防治等手段的蔬菜害虫小菜蛾Plutella xylostella绿色防控技术、基于复合菌剂发酵的ToBRFV紧急无害化处置灭除技术、基于重组酶聚合酶扩增结合侧流层析试纸条的长林小蠹Hylurgus ligniperda快速鉴定技术等。

4  重点专项已取得的部分重大成果

4.1  稻飞虱长短翅分化的调控机制

       长翅和短翅的性二型现象是田间稻飞虱暴发的重要监测指标之一。专项鉴定并揭示了稻飞虱长短翅分化开关基因Zfh1及其调控分子机制，不仅能为昆虫翅型分化机制研究提供重要的理论指导，还能形成田间稻飞虱监测预警技术和稻飞虱翅发育调控的防控新技术，有效提升稻飞虱绿色防控水平（Zhang et al.，2022）。

4.2  病虫害农作物信号联系机制

       专项发现植物能感知细胞壁损伤进而激活囊泡运输系统驱动有翅蚜高效传毒（Guo et al.，2023），揭示了有翅蚜高效传播非持久循环病毒的分子机制，揭示了蚜虫、病毒、挥发性有机化合物（volatile organic compound，VOC）释放植物和VOC接受植物之间互作的分子机制（Yuan et al.，2023），鉴定了识别气态水杨酸甲酯的植物受体水杨酸结合蛋白-2（salicylic acid binding protein2，SABP2），揭示了一个全新的蚜虫-病毒共进化互惠方式，为防治病虫害提供了突破点和研究方向（Gong et al.，2023）。

4.3  小麦感条锈病基因与广谱抗病材料

       专项鉴定出国际首个可用于小麦抗条锈病遗传改良的感病基因TaPsIPK1，阐明了其介导小麦感条锈病的作用机制，创制了对条锈菌主要流行小种具有广谱抗性的新材料，打破了小麦主要利用抗病基因育种的传统思路，实现了小麦抗病与农艺性状的协同育种，为作物抗病育种开辟了新途径，提供了新策略（Wang N et al.，2022；He et al.，2023）。

4.4  草地贪夜蛾灾害精准预测预警雷达解算联网平台

       专项研发出昆虫雷达解算技术，构建了由标准化数据库、雷达应用客户端、昆虫雷达联网预警分析系统等组成的草地贪夜蛾雷达解算联网平台，使得草地贪夜蛾、甜菜白带野螟Hymenia re-curvalis和草地螟Loxostege sticticalis等29种常见迁飞昆虫的分类精度超过89.4%，为实现草地贪夜蛾精准辨识、提升昆虫雷达的智能化水平提供了技术支持，对草地贪夜蛾灾害精准预测预警和防控策略制订具有重要意义（张浩文等，2022）。

4.5  松材线虫病防控产品与技术

       专项研制出以松材线虫内寄生天敌真菌菌株为主要成分、适用于航空喷洒的绿色防控新产品联邦121，填补了病原松材线虫航空喷洒药剂产品的空白，解决了化学农药污染环境、持效期短及航空喷洒难以进入树体等瓶颈问题，防治效果达82.4%（温晓健，2024）。构建了松材线虫病侵染木与天空地协同立体精准监测技术体系，识别精度达90%。建立了松材线虫病灾害可视化综合监管平台，实现了松材线虫病疫情实时监测（Wu et al.，2023）。

4.6  柑橘黄龙病致病机制与可持续防控技术

       专项系统解析了柑橘黄龙病菌利用分泌蛋白调控寄主自噬促进自身侵染的机制；研发了柑橘黄龙病菌田间速测试纸条检测技术及田间速测系统软件及装置；获得可杀灭柑橘黄龙病菌的化合物，并初步构建了透皮载药系统；研发了基于化学、物理、生物防治和精准施药的绿色高效柑橘木虱Diaphorina citri防控技术，筛选和创制了耐性材料，初步明确了柑橘黄龙病抗/感病基因功能；研发了山地丘陵地区柑橘园智能精准施药技术，网墙隔离的柑橘木虱高效物理防控技术，以及柑橘木虱生物防治技术；完善了以天敌生物防治和物理诱控柑橘木虱为辅助的柑橘黄龙病重度及低度流行区可持续防控技术体系，构建了分区治理技术模式，为柑橘黄龙病的防控提供了重要理论、产品和技术支撑。

4.7  超级害虫烟粉虱精准绿色防控新技术

       专项从烟粉虱Bemisia tabaci中鉴定并克隆了昆虫海藻糖合成的关键基因——海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase，TPS）基因，其对昆虫生长发育至关重要，而高等动物无此基因，可作为高效安全的RNA干扰害虫防治靶标，研发了基于TPS基因+RNA干扰技术的烟粉虱精准绿色防控新技术，可以显著提高我国棉花、烟草和番茄等主要农作物的烟粉虱精准防控效果（Gong et al.，2022），具有广泛的应用前景。

5  重点专项主要创新管理举措

       “重大病虫害”重点专项坚持面向现代农业主战场，以解决实际科技问题为出发点和落脚点，对标实施方案和总体目标，突出“需求导向”和“问题导向”。一是坚持聚焦产业需求，实施专业机构、项目负责人、专项实施方案编制专家和行业部门“四方对接”的管理模式；二是聚焦专项总体目标，成立以行业部门主管领导为组长的、多个行业部门参加的专项管理专家委员会，对专项的组织管理、应用示范等重点环节进行把关指导；三是聚焦专项成果转化，以园区为平台，跨专项开展研究成果的集成示范，推动产业需求与专项研究对接，促进成果转化；四是聚焦专项实施成效，坚持以“技术研发创新度、与产业需求关联度、对产业发展贡献度”作为项目考核重要依据，优化绩效评价标准；五是坚持强化项目研发与产业需求的结合，积极发挥用户代表作用，选择在相应领域承担管理职能的机构作为用户代表参加项目过程管理工作，紧盯产业应用前景和实施成效，突出产业导向。

6  展望

       可以预见，通过专项的顺利实施，将有望在解析重大病虫害的发生发展规律、完善监测网络实现病虫害精准预警、构建绿色防控技术助力农业可持续发展、提升综合防控能力保护生态环境、加速农业科技成果推广应用提高生产效益等方面不断取得新突破。相信在高等院校、科研院所、农技推广部门以及各经营主体等的共同努力下，我国将进一步夯实重大病虫害危害防控能力，为保障农林生产安全、农产品质量安全和农林生态安全，为农业可持续发展和生态文明建设做出更大贡献，同时为全球病虫害防控提供中国智慧和中国方案。