文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 科学技术奖

获奖等级： 二等奖

关键词： 危险性;外来入侵;入侵;技术;治理;技术研究;监测预警;福寿螺;综合治理技术;监测;预警;灾变规律;综合;研究;治理技术;综合治理;规律;灾变;生物

第一完成单位： 浙江省植物保护检疫局

获奖时间： 2010

摘要： 　　本项目来源于浙江省重大科技攻关项目“外来入侵生物福寿螺灾变规律、监测预警与综合治理技术研究”（计划编号：2006C12120）。有害生物入侵是当今世界的热点和难点问题，我国因有害生物入侵所造成的直接经济损失高达数千亿元，导致严重的生态灾难。福寿螺（Domacea canaliculata Lamarck）是一种国际上倍受关注的危险性有害生物，被国家环保部列入16种“危害极大的外来物种之一”，成为一种新的农业外来重大有害生物。本项目针对外来入侵生物福寿螺在我省及南方地区发生面积不断扩大，对水稻、茭白等农作物造成严重危害，还传播广州管圆线虫病疫情，急待解决监测与控制重大技术问题的实际，在浙江省植物保护检疫局主持下，组织浙江省农科院、中国计量学院生命科学院、浙江大学、余姚市农科所、宁波市农业技术推广总站等18个单位开展协作攻关研究与推广应用，从福寿螺分子生物学基础研究入手，深入研究并揭示福寿螺入侵机制、灾变规律、暴发成灾条件与主因，制定科学的防治指标和测报方法，研究开拓先进的测报仪器、“3S”监测预警和防治技术的基础上，系统提出集成配套的综合防治与可持续控制技术，基本解决了防控主要关键技术，具有原创性、系统性和高效性，在全省推广应用320.76万亩，有效地遏制了福寿螺发生危害，产生了非常显著的社会经济和生态效益。 　　成果的先进性和创新点： 　　1、首次测定出我国和菲律宾7个地理种群福寿螺COI、16S rRNA、18S rRNA和28S rRNA福寿螺基因组序列，在GenBank上登录10条，从分子水平上研究入侵我国福寿螺分类学上的地位及遗传和变异。 　　（1）采用RT-PCR技术扩增，获得菲律宾、我国浙江余姚和椒江、福建福州、广东广州、广西桂林和云南昆明的7个地理种群福寿螺清晰单一的COI、16S rRNA、18S rRNA和28S rRNA基因片段扩散产物，其基因组片段长度分别为393bp、331bp、602bp和325bp，在国际基因库（GenBank）上登录10条。 　　（2）多重比对发现福寿螺COI、16S rRNA基因与已报道的巴西、阿根廷和美国福寿螺序列100﹪匹配，我国和菲律宾7个地理种群福寿螺的18S rRNA和28SrRA基因组片段的同源率也达100﹪。首次从分子水平上明确了入侵我国和东南亚的福寿螺螺源均来自于南美的亚马逊河流域。 　　（3）POPGENE研究表明，我国和菲律宾福寿螺7个地理种群的Shannon信息多样性指数在0.2919～0.3801，有效等位基因数在1.3114～1.4061，福寿螺群居内的基因多样性为0.1745，居群间基因分化系数为0.0816，居群内的遗传变异占总遗传变异的91.84﹪。发现多态性最高的福寿螺种群是菲律宾（PH）种群，最低的是我国福州（F2）种群，浙江余姚和椒江的福寿螺群体间的遗传相似度最高，遗传距离最少。 　　（4）运用遗传分析软件构建了福寿螺分子系统发育树，探讨了福寿螺与近缘种和外来群的亲缘关系，研究提出了我国和菲律宾7个地理种群福寿螺UPGMA聚类图，从分子进化的角度明确了入侵我国的福寿螺的进化地位。 　　2、发现福寿螺成螺和幼螺中含有决定细胞命运的信号物质C14和16鞘氨醇、C14二氢鞘氨醇，建立了基于HPLS的福寿螺内源鞘氨醇类物质的检测和分析方法。 　　（1）浙江大学通过多年研究，在喂食水花生的成螺、喂食水花生的幼螺、饥饿处理的仔螺中都检测到了决定细胞命运的信号物质，三种主要的鞘氨醇类物质，分别是：C14和16鞘氨醇（sphingosine）、C14二氢鞘氨醇(dihydrospingosine)。C14鞘氨醇在福寿螺内源鞘氨醇总量中占绝大多数，达到了70﹪以上。 　　（2）研究了福寿螺不同发育阶段的鞘氨醇含量，发现等量的组织中，正常喂食水花生的仔螺中C14、C16鞘氨醇和C14二氢鞘氨醇的含量都显著高于成螺；喂食水花生和一直饥饿的仔螺等量组织中，C14、C16鞘氨醇和14二氢鞘氨醇的含量则没有显著差异。 　　（3）实验分析结果表明，C14、C16鞘氨醇类物质对福寿螺的生长发育起到调控作用，这是首次对软体动物的内源C14、C16鞘氨醇物质和生化特性进行分析，有助于确定神经鞘酯类物质在福寿螺生长发育过程中的重要生物化学意义。 　　（4）建立了基于HPLC的福寿螺内源鞘氨醇类物质的检测和分析方法，为福寿螺早期监测预警和防控提供技术依据。 　　3、探明了外来入侵有害生物福寿螺扩散迁移途径、发生规律与暴发成灾主因与机理，在福寿螺生物学、生态学等研究中有一系列新发现，作出了全省福寿螺发生分布区划，为螺害分区治理提供了重要科学依据。 　　（1）研究查明了福寿螺寄主植物为20科43种，发现空心莲子草、马兰草等8种杂草为福寿螺新的寄主植物。 　　（2）探明了福寿螺从浙江东南沿海逐步向中部和北部稻区扩散，近距离随水流传播，远距离通过人为引种和随污染的种苗、运输工具传播，加强植物检疫是防止该螺向杭嘉湖地区扩散危害的有效措施，提出了福寿螺风险分析评估报告。 　　（3）探明了水稻不同类型和茭白田福寿螺种群数量消长规律，明确其生活史、生活习性、繁殖力、越冬和休眠特性，取得了福寿螺生长速率、产卵量、卵孵化率等10万多个生物学特性的基础数据。 　　（4）通过5年10代（次）田间分批接卵接螺，分期考查福寿螺成活量，用Juro koguma法编制水稻和茭白田福寿螺自然种群生命表12个，发现福寿螺死亡主要因子是卵孵的低温干燥与自然天敌寄生，死亡率最高为卵孵盛期，其次为幼螺期，此时用药，灭螺效果在90﹪以上，以此确定防治适期。 　　（5）研究明确了高低温胁迫对福寿螺生长、摄食及繁殖的影响，表明该螺具有很强的耐高温能力和休眠抵御低温的能力，广东种群福寿螺的耐热性比浙江种群强，浙江种群则表现出较强的低温耐受性。福寿螺对高低温的适应性和选择性，也是其入侵我国南方水域后，定居生存和快速扩散的重要原因之一。 　　（6）通过组织全省螺情普查，作出了全省福寿螺发生分布区划，明确了浙东南温岭、苍南、余姚等15个县（市、区）为重发区、浙西南遂昌、龙泉、兰溪等23个县（市、区）为中等发生区，浙中东阳等11个县（市、区）为轻发生区，嘉兴、湖州及杭州15个县（市、区）为未发生区。 　　4、系统深入测定了福寿螺种群密度与水稻、茭白危害损失关系，建立危害损失模型，首次提出了水稻、茭白田福寿螺防治指标，已作为省标和国标制订并实施。 　　（1）温岭、余姚、温州、遂昌等6个点5年大田接螺试验观察表明，随着福寿螺螺口密度增加，水稻和茭白危害株率上升，产量损失率加大，两者呈密切相关性。阐明水稻不同稻作类型福寿螺密度（x）与水稻株危害率（y1）和产量损失率（y2）关系式为：早稻y1=3.1028+0.6478x，y2=2.3797+0.5820x；连作晚稻y1=4.4608+0.7642x，y2=2.5225+0.6649x；单季晚稻y1=2.2325+0.7064x，y2=1.6573+0.6127x；测定了茭白受螺害后10天、20天、30天、40天、50天、60天、70天、80天、90天的危害与损失，建立了各期的危害损失模型，总关系式为y=1.0239+2.4542x。水稻和茭白苗受害后，基本苗减少，有效分蘖下降，成穗和成茭率降低，是导致减产的主要原因。 　　（2）通过5年来系统深入研究福寿螺种群发生动态、螺口密度与水稻和茭白株危害率和产量损失的关系，并考查分析影响产量经济性状，确定了经济允许水平的基础上，首次制订了水稻和茭白田福寿螺防治指标为：水稻秧田期和本田前期福寿螺密度为2～3只/m2，茭白苗期福寿螺密度为3～5只/m2。 　　（3）制定了《福寿螺防治技术规范》的省级地方标准，已由浙江省质量技术监督局颁发实施（标准号DB33/T724.1-2008）。同时完成了《福寿螺防治标准》国家标准的制订，已送审待批。 　　5、研制出具有自主知识产权的先进的有害生物测报依器，首次制订了《福寿螺预测预报方法》和《福寿螺测报调查规范》的省标与国标，探索了“3S”监测预警预报系统，建立中长期预测模型，平均预测准确率在90﹪以上。 　　（1）自主研制开发了农田福寿螺调查取样器、福寿螺水下调查取样器、福寿螺卵的吸卵装置等一批先进的有害生物监测调查仪器，取得国家专利3项（专利授权号：ZL200820165270.8，ZL200820165271.2，ZL200820165269.5）。 　　（2）研究明确了福寿螺卵块、成螺与幼螺的空间分布格局，建立了理论抽样模型和序贯抽样模型，确定了最适抽样数量和方法，为准确监测抽样提供依据。 　　（3）在系统调查研究福寿螺发生消长规律和影响因子、监测抽样技术基础上，制订了《福寿螺预测预报方法》，已由中国科学技术出版社出版。 　　（4）探索了“3S”高新技术在福寿螺监测预警预报中应用，初步构建了外来入侵生物福寿螺“3S”监测预警预报系统，包括地理信息（GIS）系统、卫星导航定位系统（GPS）和遥感技术系统（RS）等3个子系统。 　　（5）研究制订了《福寿螺测报调查规范》，已由浙江省质量技术监督局颁发实施（标准号DB33/T724.2-2008）；制订了《福寿螺测报调查规范》的国家标准，已送审待批。 　　（6）应用计算机模拟模型、统计模型和逐步回归等方法，组建了外来入侵生物福寿螺中期（20天）、长期（30天）和超长期的预测模型，平均预测准确率为92.3﹪。 　　6、研究提出了茭白田套养中华鳖控制福寿螺和稻田养鸭与茭田养鸭治螺技术，研发了多种具有自主知识产权的防螺器械，筛选出植物源药剂和3种安全高效的化学杀螺剂，集成了一套植物检疫、农业防治、生物防治、物理防治和化学防治相互协调的综合防治与可持续控制技术。 　　（1）研究提出了茭白田套养中华鳖控制福寿螺和稻田养鸭与茭田养鸭治螺、以及利用指示植物（水芋）诱杀福寿螺技术。 　　①在室内外系统观察了中华鳖控制福寿螺技术，控害比达1:20以上，不仅有效地控制了茭白和周边农田福寿螺危害，而且通过套养野生中华鳖茭农亩增收2000元以上，是目前防治福寿螺最好的技术措施。 　　②研究提出了稻田养鸭和茭田养鸭治螺技术，一般防效在80﹪以上。 　　③研究明确以水芋诱集福寿螺成、幼螺和成螺产卵效果最好，提出了水田、茭田套种水芋诱杀福寿螺技术。 　　（2）研究解决了药剂应急防治的几大技术难点： 　　①经对近百种药剂安全性和药效试验与示范结果，筛选出苦茶粕的植物源药剂和5﹪四聚乙醛（梅塔）、6﹪四聚乙醛（密达）、45﹪三苯基乙酸锡（百螺敌）的3种安全高效的化学杀螺剂，防治效果分别达85.3﹪、97.6﹪、91.5﹪和90﹪，对鱼虾等水生生物安全。 　　②改革创新施药方法，研究开发出5﹪四聚乙醛（梅塔）、6﹪四聚乙醛（密达）颗粒剂深水施药技术，较常规喷雾防治，防治效果提高5～10个百分点，农药和防治成本下降1/3，安全性明显提升。 　　③提出了在福寿螺重发区查定“达标”防治，科学安全用药和精准施药相结合的应急药剂防治技术。 　　（3）自主研制开发了福寿螺诱捕器、福寿螺卵的诱集装置、防螺网等物理器械，诱集福寿螺卵和成幼螺或隔阻福寿螺迁移扩散危害，申报国家专利4项，其中国家发明专利2项（专利授权号：ZL2007100714764，ZL200810121170，ZL200820165268.0，ZL200820165272.7）。 　　（4）研究了新的耕作栽培条件下的水旱轮作、调整水稻播栽期、科学施肥和植物检疫措施，提出了“以防为主、防控并举、分区治理”的防治策略。集成了一套以农业生物防治为基础、监预警预报为重点，植物检疫、农业防治、生物防治、物理防治和化学防治相互协调的综合防治与可持续控制技术，为防控争得了主动权。 　　该项研究在国内外学术期刊上发表论文45篇，编写出版了《外来入侵生物福寿螺及其持续控制》专著1部，取得和申请国家专利7项，其中国家发明专利2项；制定省标与国标3项。取得了具有自主创新、集成创新的创新性成果，并大面积推广应用，在浙江省应用面积达327.86万亩，产生经济效益3.72亿元，并扩大到广西、广东等省，在确保农业生产安全、保护人民群众身体健康、保护生态环境中发挥了重要作用，取得了非常显著的经济社会和生态效益。