蔣紅波, 魏丹丹, 周忠實, 萬方浩

(1. 植物病蟲害綜合治理全國重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，北京 100193；2. 昆蟲學(xué)與害蟲控制工程重慶市重點實驗室，西南大學(xué)植物保護學(xué)院，重慶 400715；3. 長江上游農(nóng)業(yè)生物安全與綠色生產(chǎn)教育部重點實驗室，西南大學(xué)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，重慶 400716；4. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所，深圳 518000)

生物安全是國家安全的重要組成部分,其所涉及的范圍廣、內(nèi)涵深,是與生物有關(guān)的各種因素對社會、經(jīng)濟、人類健康及生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的危害或潛在風(fēng)險,涵蓋了人類的健康安全、人類賴以生存的農(nóng)業(yè)生物安全以及與人類息息相關(guān)的環(huán)境生物安全等3個方面的內(nèi)容,是國際社會所面臨的最緊迫的問題之一[1]。生物安全涉及糧食安全以及動植物生命與衛(wèi)生領(lǐng)域的所有生物和環(huán)境風(fēng)險,包括從轉(zhuǎn)基因作物、危險性外來入侵有害生物、重大動植物災(zāi)害,到生物多樣性侵蝕以及生物恐怖等所有范圍,其在維護國家主權(quán)、資源保護及正常的經(jīng)濟貿(mào)易等方面具有重大意義。

生物入侵是當(dāng)前國際社會共同面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。經(jīng)濟全球化、區(qū)域經(jīng)濟一體化、國際貿(mào)易、國際旅游、國際大型活動以及現(xiàn)代“電商”的飛速發(fā)展,為外來有害生物的跨境傳播與擴散提供了極為便利的條件。生物入侵導(dǎo)致生物、環(huán)境、資源、經(jīng)濟、社會、文化、國防等一系列多方位的非傳統(tǒng)安全威脅與災(zāi)難,呈現(xiàn)出多發(fā)性、突發(fā)性與難以預(yù)測性。生物入侵對經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定與生態(tài)文明建設(shè)構(gòu)成持續(xù)威脅,經(jīng)濟損失巨大、生態(tài)災(zāi)難難以逆轉(zhuǎn)。本文將重點綜述近年來我國在生物入侵防控研究領(lǐng)域取得的成就,與國外相關(guān)研究存在的差距及其未來發(fā)展趨勢,為指導(dǎo)我國未來生物入侵防控領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究提供建議與科學(xué)依據(jù)。

1 生物入侵防控在國家生物安全中的重要地位

我國是世界上遭受外來生物入侵最為嚴重的國家之一。生物入侵已經(jīng)成為威脅我國經(jīng)濟安全、糧食安全、生態(tài)安全、農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易安全、人畜健康、生態(tài)文明建設(shè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因子[2-3]。生物入侵已經(jīng)受到了我國黨和政府的高度關(guān)注和重視,“十三五”以來,被列為總體國家安全觀和國家生物安全戰(zhàn)略的重要組成部分。我國生物入侵的危害現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢呈現(xiàn)以下幾個主要特點:1)外來入侵生物種類多、蔓延快、危害重[4-5]。目前,我國農(nóng)林外來入侵生物已達660余種,其中重大入侵生物120余種,每年造成直接經(jīng)濟損失逾2 000 億元[6]。2)入侵生物頻頻犯關(guān),新發(fā)疫情突發(fā)和頻發(fā),形勢日趨嚴峻。隨著我國經(jīng)濟全球化的快速發(fā)展,農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易量增加、人員流動加劇以及“一帶一路”倡議推進下的經(jīng)濟區(qū)域化等,外來入侵生物跨區(qū)域傳播和擴散風(fēng)險不斷增強。

生物入侵是一個“傳入-定殖-潛伏-擴散-暴發(fā)”的有序的生態(tài)過程,不僅需要開展其入侵擴散與成災(zāi)機制的基礎(chǔ)研究,創(chuàng)新入侵生物防控顛覆性技術(shù),而且需要融合當(dāng)代多學(xué)科最新前沿科技,創(chuàng)新突破性的入侵生物早期風(fēng)險預(yù)警、早期檢測監(jiān)測、早期應(yīng)急根除和全程控制技術(shù)[7-8]。而科技創(chuàng)新是支撐生物入侵防控實踐的原動力和基石,構(gòu)建引領(lǐng)性、突破性和顛覆性技術(shù)以及形成的生物入侵防控“中國方案”,有利于主導(dǎo)和參與相關(guān)的國際規(guī)則的制定及全球外來生物入侵防控共同體的信息與資源共享。

2 我國生物入侵防控研究的現(xiàn)狀與重要成就

我國的生物入侵研究始于20世紀90年代,在21世紀初進入全面發(fā)展階段,在國家“973”計劃、國家科技支撐計劃、行業(yè)科技專項、基礎(chǔ)性工作專項和國家重點研發(fā)計劃等國家級重大項目的支持下,學(xué)科構(gòu)建得到進一步加強,基礎(chǔ)科學(xué)理論取得系列創(chuàng)新,防控技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)得到顯著提升,技術(shù)示范和推廣應(yīng)用成效顯著,技術(shù)培訓(xùn)和科普宣傳取得豐碩成果,主動應(yīng)對的國家能力得到顯著提高,整體上同步于國際先進發(fā)達國家的水平[2,9]。此外,我國生物入侵防控研究的國際影響力持續(xù)擴大,取得了生物入侵領(lǐng)域的國際話語權(quán)。

2.1 建立和逐漸完善了外來有害生物入侵性與防控理論基礎(chǔ)

創(chuàng)建了一門植物保護領(lǐng)域的新興獨立學(xué)科“入侵生物學(xué)”。我國的入侵生物學(xué)已經(jīng)形成了系統(tǒng)的學(xué)科知識與理論體系,并提出了入侵生物學(xué)學(xué)科框架和研究模式[10]。創(chuàng)新了外來生物入侵暴發(fā)成災(zāi)的基礎(chǔ)理論,如在入侵生物的入侵成災(zāi)特性方面,明確了煙粉虱Bemisiatabaci、紅火蟻Solenopsisinvicta、斑潛蠅Liriomyzasp.、蘋果蠹蛾Cydiapomonella、橘小實蠅Bactroceradorsalis、大豆疫霉Phytophthorasojae、紫莖澤蘭Ageratinaadenophora、豚草Ambrosiaartemisiifolia等重要入侵生物的入侵擴散路徑與危害特性[9,11-16];闡明了煙粉虱、橘小實蠅、松材線蟲Bursaphelenchusxylophilus等一批重要入侵生物的生態(tài)適應(yīng)性與遺傳分化/快速進化的分子與遺傳學(xué)基礎(chǔ)[17-21];解析了蘋果蠹蛾、橘小實蠅、微甘菊Mikaniamicrantha等入侵生物的基于全基因組的成災(zāi)機制[22-24];明確了共生菌與線粒體互作在調(diào)控?zé)煼凼员戎械闹匾饔?揭示了共生菌調(diào)控宿主生殖的新機制[25]。闡釋了入侵病原菌(如大豆疫霉Phytophthorasojae)的適應(yīng)性進化機制及其與寄主植物互作的免疫調(diào)節(jié)機理[26-27];提出了入侵生物的“前適應(yīng)性”與“后適應(yīng)性”的“權(quán)衡”假說[8,28-30];證實表型可塑性增強了外來入侵植物的適應(yīng)性和入侵能力,與遺傳分化一起共同促進了外來植物的成功入侵[31]。此外,入侵生物防控技術(shù)研究獲得系列突破[8,28]。在入侵生物的預(yù)警方面,發(fā)展了入侵生物的全程風(fēng)險評估理論,豐富了最大蟲口限量原理,解決了定量風(fēng)險評估要素及傳入擴散閾值[32]。同時,在一些入侵生物的RNA干涉調(diào)控和重塑入侵生物系統(tǒng)的服務(wù)功能的基礎(chǔ)研究方面也取得了重要進展[33-34]。

2.2 構(gòu)筑了外來入侵生物的預(yù)警、監(jiān)控及防控體系

在闡明重要農(nóng)業(yè)入侵生物傳入、定殖、擴散與暴發(fā)成災(zāi)的生態(tài)學(xué)過程及機制的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了“生物入侵:中國4E行動”(早期預(yù)防預(yù)警、快速檢測監(jiān)測、點線根除阻截、區(qū)域減災(zāi)控制),形成了我國生物入侵預(yù)防與控制全鏈式技術(shù)體系,為入侵生物的防控提供了技術(shù)支撐與咨詢服務(wù)[34]。同時,建立了我國入侵生物預(yù)警數(shù)據(jù)庫平臺,在我國現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生物信息數(shù)據(jù)庫中,有7個與外來入侵生物相關(guān),這些數(shù)據(jù)庫為普及公眾知識、制定防控計劃、發(fā)展科學(xué)研究提供了大量的基礎(chǔ)信息與決策依據(jù)[35-36]。

入侵生物檢測監(jiān)測技術(shù)取得長足發(fā)展。如建立了小麥矮腥黑穗病菌Tilletiacontroversa、大豆疫霉病菌、黃瓜綠斑駁病毒(cucumber green mottle mosaic virus, CGMMV)、梨火疫病菌Erwiniaamylovora、香蕉穿孔線蟲Radopholussimilis、煙粉虱、蘋果蠹蛾等50余種農(nóng)業(yè)入侵生物的快速分子檢測識別診斷/鑒定技術(shù),并制定了21種全國農(nóng)業(yè)檢疫性有害生物國家或行業(yè)標準[37-45];研發(fā)了入侵植物的快速圖像智能識別技術(shù)及App平臺系統(tǒng),可實現(xiàn)對210余種入侵植物的快速調(diào)查和監(jiān)測[46];構(gòu)建了蘋果蠹蛾[47]、橘小實蠅[48]等入侵害蟲的基于信息素的野外實時監(jiān)測技術(shù),并在此基礎(chǔ)上結(jié)合誘集昆蟲的圖像識別和數(shù)據(jù)獲取與實時傳輸,研發(fā)了入侵害蟲的遠程監(jiān)測裝備。

創(chuàng)建了一批入侵生物的點線根除與阻截控制技術(shù)。針對新發(fā)和局部分布的入侵生物如紅火蟻、馬鈴薯甲蟲Leptinotarsadecemlineata、蘋果蠹蛾、葡萄根瘤蚜Daktulosphairavitifoliae、橘小實蠅、三葉草斑潛蠅Liriomyzatrifolii、甜菜孢囊線蟲Heteroderaschachtii、長芒莧Amaranthuspalmeri等,創(chuàng)制了誘殺劑、滅殺劑和生長調(diào)節(jié)劑等系列防控產(chǎn)品,并結(jié)合物理防治、化學(xué)防治、誘殺防治、野外監(jiān)測等,建立了入侵生物應(yīng)急防控和擴散阻截技術(shù)體系,近年來在800余個新發(fā)生點實現(xiàn)了入侵生物的根除[5,10,45,49-54]。針對入侵雜草如紫莖澤蘭、豚草、少花蒺藜草Cenchrusspinifex、刺萼龍葵Solanumrostratum等,在明確其適生性分布、擴散路徑及生態(tài)學(xué)特性的基礎(chǔ)上,研發(fā)了植物“空間生態(tài)功能互補”立體多維阻截技術(shù),有效延緩了其擴散傳播[33,55]。

豐富和完善了入侵生物區(qū)域減災(zāi)技術(shù)體系。針對農(nóng)業(yè)入侵生物如煙粉虱、溫室白粉虱Trialeurodesvaporariorum、椰心葉甲Brontispalongissima、斑潛蠅、橘小實蠅、蘋果綿蚜Eriosomalanigerum、豚草、空心蓮子草Alternantheraphiloxeroides等,引進和挖掘高效天敵昆蟲20余種,并建立其規(guī)?；庇夹g(shù)和田間釋放應(yīng)用技術(shù),如解決了空心蓮子草天敵蓮草直胸跳甲的規(guī)?；庇夹g(shù)和標準化工藝流程[5,33,56];研制生防病原菌制劑產(chǎn)品10余種;研發(fā)煙粉虱、斑潛蠅、橘小實蠅、蘋果蠹蛾、西花薊馬Frankliniellaoccidentalis等入侵害蟲的物理和化學(xué)誘殺技術(shù)[8,28,34]。最終,集成創(chuàng)制針對煙粉虱、蘋果蠹蛾、椰心葉甲、草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda、福壽螺Pomaceacanaliculata、甜菜孢囊線蟲、豚草、空心蓮子草、長芒莧等20余種農(nóng)業(yè)入侵生物的區(qū)域性持續(xù)治理技術(shù)體系,并大面積示范推廣和應(yīng)用[5,8,28,33,48-60]。例如進一步集成創(chuàng)建了以寄生蜂釋放為核心,綠僵菌施用、椰甲清掛包等為輔助手段的椰心葉甲可持續(xù)治理技術(shù)體系,并取得良好控害效果[61]。在小麥間作系統(tǒng)中,利用蠶豆和玉米分別作為忌避植物(push)和陷阱植物(pull)防控草地貪夜蛾,獲得一定成效[62]。在豚草和空心蓮子草生物防治方面,發(fā)明了天敵昆蟲“三步法”規(guī)?；a(chǎn)技術(shù),創(chuàng)建了天敵昆蟲“空間生態(tài)位互補”和“時間生態(tài)位互補”增效技術(shù),有效解決了我國2種連片成災(zāi)的惡性入侵雜草的持續(xù)控制難題[29-30,55,63-64]。

2.3 實現(xiàn)了重大植物疫情快速控制以及外來入侵生物的有效阻隔

經(jīng)過近20年的基礎(chǔ)理論創(chuàng)新、防控技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用及管理機制的完善,重點構(gòu)建了入侵生物的早期預(yù)警、準確監(jiān)測、阻截控制三道技術(shù)防線,形成了重大植物疫情與外來入侵生物的全程化國家防衛(wèi)體系,基本實現(xiàn)了“重大植物疫情控制有力、外來入侵生物有效阻隔”格局,入侵生物防控應(yīng)用成效顯著提升[8,28-30]。此外,入侵生物的風(fēng)險評估技術(shù)、早期檢測監(jiān)測技術(shù)的推廣應(yīng)用,支撐了行業(yè)部門對入侵生物基礎(chǔ)性和長期性的本底調(diào)查與監(jiān)測,基本摸清了我國入侵生物的種類、分布及其危害現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢,為入侵生物的早期發(fā)現(xiàn)與根除提供了基礎(chǔ)信息。值得一提的是,生物入侵管理制度得到進一步完善[65]。如在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的牽頭組織下,建立了《農(nóng)業(yè)重大有害生物及外來生物入侵突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案》《外來入侵生物防治條例》和《全國外來入侵生物防治規(guī)劃》,積極開展《外來物種管理條例》立法研究,發(fā)布《國家重點管理外來入侵生物名錄》,加強部門防治協(xié)作,初步構(gòu)建了較為完備的外來入侵生物防控管理體系[45]。

3 生物入侵防控研究的國際發(fā)展態(tài)勢

生物入侵防控是當(dāng)前世界各國共同關(guān)注的科技命題。自20世紀80年代以來,世界各國政府與國際機構(gòu),從生物入侵立法、國家防控指南編制,到優(yōu)先行動計劃實施與科學(xué)管控國家能力建設(shè)等多方面開展入侵生物的全面防范,以積極應(yīng)對生物入侵的嚴峻挑戰(zhàn)[66]。當(dāng)前,作為世界各國的國家優(yōu)先行動策略,生物入侵防控研究的發(fā)展態(tài)勢主要包括以下幾個方面。1)制定法律法規(guī),形成執(zhí)法體系,提升監(jiān)管能力。目前,世界上已通過了40多項相關(guān)的國際公約、協(xié)議和指南,主要包括制定專門的法律法規(guī),成立專門的國家入侵生物委員會,建立部門間的協(xié)作體系與協(xié)調(diào)運行機制等。如美國先后頒布了《國家入侵生物法(1996)》《入侵生物法令(1999)》等系列法令,并于2016建立新的國家入侵生物委員會,統(tǒng)領(lǐng)全國入侵生物防控活動、評價全國入侵生物態(tài)勢并制定政策/策略,以提高對入侵生物快速反應(yīng)的能力。2)加強科技能力建設(shè),持續(xù)推進技術(shù)創(chuàng)新。世界各國致力于加強入侵生物科技防控支撐體系建設(shè),尤其關(guān)注潛在入侵生物的預(yù)警支撐體系建設(shè)。如美國政府每年編制巨資預(yù)算以建立和完善“全美入侵生物信息系統(tǒng)(NAPIS)”(例如僅防控密西西比河泛濫成災(zāi)的亞洲鯉魚Cyprinuscarpio的預(yù)算就高達190億美元)[67];穩(wěn)定研發(fā)投入,發(fā)展與創(chuàng)新防控新技術(shù),尤其注重開展前瞻性和重大潛在入侵生物防控應(yīng)對技術(shù)的儲備研究,并建立健全防控專業(yè)隊伍與快速反應(yīng)體系。3)構(gòu)筑全球防御體系,搶占防控先機。世界發(fā)達國家注重潛在和新發(fā)入侵生物的全球防御,提前獲知入侵生物信息以搶得入侵生物的防控先機。如美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)局與動植物檢疫局(APHIS)不僅在美國50個州和3個海外島嶼分別設(shè)有地區(qū)辦公室,同時在境外25個國家設(shè)有分支機構(gòu),并通過這些機構(gòu)收集全球范圍內(nèi)入侵生物的發(fā)生、危害、擴散和防控等信息與資源。

4 生物入侵防控研究的重大科學(xué)問題及未來方向

當(dāng)前,生物入侵在世界上的傳播擴散與危害遠遠未達到“飽和”,仍呈現(xiàn)快速增長趨勢[68]。隨著經(jīng)濟全球化和區(qū)域一體化的快速發(fā)展,發(fā)展中國家入侵生物傳入與擴散風(fēng)險更大。因此,世界各國在借鑒現(xiàn)有生物入侵防控技術(shù)的基礎(chǔ)上,融合當(dāng)前各學(xué)科的科技前沿,進行引領(lǐng)性、前沿性、突破性、顛覆性的科技創(chuàng)新,以搶占科技制高點和滿足各自國家的重大需求。生物入侵防控的最終目標或國際共識是“防止入侵、阻止擴散、抑制危害”,基于現(xiàn)有防控科技,外來入侵生物防控的科技創(chuàng)新一方面注重入侵生物本身的入侵擴散與致害成災(zāi)機制的基礎(chǔ)理論研究,以期創(chuàng)新防控新技術(shù);另一方面,注重借鑒和融合當(dāng)代科技前沿,創(chuàng)新預(yù)警與監(jiān)控技術(shù),提升主動應(yīng)對能力。生物入侵防控未來15年發(fā)展趨勢與熱點科技方向主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1 入侵生物適應(yīng)、擴張、災(zāi)變的生態(tài)過程及分子機制研究

在個體水平分析不同生境中入侵生物快速適應(yīng)的生物學(xué)特征,挖掘入侵關(guān)鍵基因和表觀調(diào)控因子,鑒定其在宿主的靶標基因,解析入侵關(guān)鍵基因和宿主靶標基因的作用與調(diào)控機制[69]。在種群水平明確異質(zhì)環(huán)境下入侵生物種群的“生態(tài)權(quán)衡”策略和擴散潛能,解析種群適合度的時空動態(tài),揭示資源生態(tài)位競爭利用及伴生生物協(xié)同擴張機制,闡明典型脆弱農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中重大入侵生物種群擴張、災(zāi)變及種群維持的生態(tài)學(xué)過程及分子機制。

4.2 入侵生物自滅/自抑技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

基于現(xiàn)代分子生物學(xué)和遺傳學(xué)等新興技術(shù),如全基因組測序[70]、基因功能解析、遺傳分化與快速進化、表觀遺傳等,明確入侵生物的生長發(fā)育規(guī)律與致害成災(zāi)機制及其生態(tài)適應(yīng)性進化的分子和遺傳基礎(chǔ)[71-72]。在此基礎(chǔ)上,發(fā)展基于分子/基因操控的“入侵生物自滅/自抑技術(shù)”(如基因編輯、遺傳不育、共生阻斷、轉(zhuǎn)基因誘集植物、植物抗性等)。

4.3 入侵生物傳入風(fēng)險大數(shù)據(jù)早期預(yù)警技術(shù)的構(gòu)建

針對潛在入侵生物,基于其全球化傳入與擴散的發(fā)生分布與危害現(xiàn)狀和態(tài)勢,構(gòu)建完備的生物種類、分布、危害、擴散媒介、發(fā)生規(guī)律、形態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)、環(huán)境適應(yīng)性、生命組學(xué)特征與標識物以及各種防控技術(shù)等關(guān)鍵信息的大數(shù)據(jù)信息庫平臺;發(fā)展與建立信息的有效自動獲取/收集與整合、海量數(shù)據(jù)分布形式存儲虛擬、負載均衡技術(shù)、數(shù)據(jù)大規(guī)模遷移、數(shù)據(jù)副本管理、數(shù)據(jù)訪問接口和安全認證、大數(shù)據(jù)挖掘處理技術(shù),以及入侵生物發(fā)生擴散的實時動態(tài)展示預(yù)警技術(shù)。同時,深入研究入侵生物的傳入和擴散機理模型,構(gòu)建入侵生物全程風(fēng)險評估體系,預(yù)判入侵生物潛在入侵和危害風(fēng)險及其風(fēng)險等級;研發(fā)前瞻性儲備監(jiān)測技術(shù),并在入侵生物傳入前沿地帶開展基礎(chǔ)性和長期性監(jiān)測。

4.4 入侵生物智能化與快速化的早期精準檢測與監(jiān)測技術(shù)的研制

注重基于入侵生物的圖像數(shù)字識別、危害特征診斷、信息素識別檢測、聲音識別、光譜識別、病菌孢子自動捕捉、環(huán)境eDNA痕量檢測、高通量分子檢測,以及結(jié)合無人機、衛(wèi)星遙感、雷達、高空捕捉等的遠程監(jiān)測系統(tǒng)和自動化智能采集技術(shù)與產(chǎn)品的研制[3,73];注重融合基于入侵生物數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、擴散風(fēng)險評估系統(tǒng),“3S”信息技術(shù)、WEB-GIS技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)等,建立智能手持式、平板式等手持智能終端的移動數(shù)據(jù)采集監(jiān)測和動態(tài)多維展示系統(tǒng);注重集成建立入侵生物的遠程探測、點檢測和化學(xué)誘捕等多監(jiān)測新技術(shù)為一體的監(jiān)測產(chǎn)品/裝備,全自動完成樣本采集、危害源識別,智能分析與預(yù)警、遠程數(shù)據(jù)傳輸;注重入侵生物實時在線監(jiān)測和遠程監(jiān)測技術(shù),建立入侵生物發(fā)生和發(fā)展實時信息的人工智能決策支持體系。

4.5 入侵生物的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)重建和系統(tǒng)抵御技術(shù)的研發(fā)

針對已入侵的重大入侵生物,更加聚焦入侵生物與已入侵生物的互作,包括入侵生物生態(tài)適應(yīng)性、多因子互作、非預(yù)期效應(yīng)、間接效應(yīng),進一步明確入侵生物的競爭性演替規(guī)律、對生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性的影響、生態(tài)系統(tǒng)對入侵生物的抵御與阻抗能力、氣候變化和人為干擾等生態(tài)因子對入侵生物的影響等,從而創(chuàng)建基于生物防治、生態(tài)調(diào)控的修復(fù)重建技術(shù)。

5 我國生物入侵防控的重大科學(xué)工程及科學(xué)計劃

5.1 重大科學(xué)工程

重大科學(xué)工程主要包括:1)加強我國在生物安全領(lǐng)域后備人才培養(yǎng),形成完整的人才培養(yǎng)體系,并完善專業(yè)設(shè)置。2)穩(wěn)固和壯大我國在生物安全領(lǐng)域的研究隊伍。雖然我國生物入侵防控研究的穩(wěn)定隊伍已初步形成,但仍存在先進性不夠、創(chuàng)新研究能力不足等問題,因此亟須從國家層面加大生物安全領(lǐng)域的經(jīng)費投入,吸納優(yōu)秀青年人才,創(chuàng)造良好工作環(huán)境。3)分級、分類打造教學(xué)科研基地平臺。如建立外來入侵物種鑒定與風(fēng)險評估中心,進一步提升入侵生物風(fēng)險評估的國家能力;建設(shè)高風(fēng)險入侵生物安全研究重大科學(xué)設(shè)施和重大檢疫隔離場,提高入侵生物研究安全的實驗室智能化、信息化、自動化、精細化管理能力,保證實驗室運行安全;建立入侵生物預(yù)警大數(shù)據(jù)庫平臺及其信息共享與對外發(fā)布機制;建立外來入侵物種國家監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)平臺,以實現(xiàn)外來入侵生物的早期發(fā)現(xiàn)、實時預(yù)警和智能發(fā)布。

5.2 戰(zhàn)略性科學(xué)計劃

圍繞入侵生物主動防御與全程管控的國家重大需求,全面提升系統(tǒng)應(yīng)對外來有害生物入侵、擴散與危害的國家能力。應(yīng)從以下方面展開科學(xué)研究:1)開展入侵生物快速適應(yīng)及暴發(fā)成災(zāi)的行為及分子機制研究。闡明一批重大入侵生物的入侵特性及生物生態(tài)學(xué)入侵過程,詮釋其暴發(fā)成災(zāi)的生態(tài)學(xué)與多因子互作機制及分子、遺傳與生化機理;2)研制入侵生物的精準防控技術(shù)與產(chǎn)品并推廣應(yīng)用。構(gòu)建重大入侵生物防控基因組學(xué)平臺,創(chuàng)新基于基因編輯、生物納米、小分子干擾等后基因組防控組合新技術(shù);創(chuàng)建入侵生物預(yù)警大數(shù)據(jù)智能綜合分析平臺,提升重大入侵生物追蹤溯源、快速分子群體檢測及智能遠程實時的精準監(jiān)測預(yù)警的新技術(shù)與新方法?；谌肭稚锍蔀?zāi)機理,建立入侵生物的種群抑制干擾技術(shù)和發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)功能重塑技術(shù)。3)加大基因驅(qū)動技術(shù)及其在有害生物自滅中的應(yīng)用。如基于CRISPR/Cas9的基因敲入技術(shù)研發(fā)基因驅(qū)動的新型控制技術(shù);基于RNAi、納米技術(shù)靶向關(guān)鍵抗逆基因及其表達調(diào)控因子研發(fā)入侵生物的精準防控技術(shù)。

總之,面向生物入侵發(fā)生危害現(xiàn)狀和未來發(fā)展態(tài)勢以及對我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重大需求,充分發(fā)揮社會主義制度優(yōu)勢,構(gòu)建適應(yīng)我國生物入侵防控科技創(chuàng)新、技術(shù)產(chǎn)品發(fā)展應(yīng)用與管理的體制機制和政策體系,營造鼓勵原始創(chuàng)新的良好生態(tài)與文化環(huán)境,支撐我國生物入侵防控及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)/行業(yè)健康快速發(fā)展。與此同時,今后應(yīng)加強研究機構(gòu)及研究者之間的合作,突出研究重點,深化研究內(nèi)容,協(xié)調(diào)推進原始創(chuàng)新與技術(shù)研發(fā),強化多元驅(qū)動因素相互作用下的生物入侵研究[74];完善和增強科技創(chuàng)新投入機制模式;制定適應(yīng)于生物入侵防控特點的相關(guān)政策;融入和構(gòu)建生物入侵防控全球一體化共同體;加強生物入侵的科學(xué)宣傳普及;前瞻性謀劃與布局生物入侵領(lǐng)域重大項目。