一排排大小不同的盒子,擺在實驗室的架子和桌子上,盒子裡裝著各種各樣的東西,有的是一株植物,有的是一層麥麩,也有的是液體。但不論是植物上,還是麥麩中,都養著密密麻麻的昆蟲,蚜蟲、棉鈴蟲、地老虎、白星花金龜……這些蟲子,都是重要的農業害蟲。但在這裡,它們還有另外一個身份——被實驗者。
在植保研究中,養殖害蟲是基礎工作之一,每一個從事植保研究的科研人員,都是從養殖害蟲、瞭解害蟲開始的。
新京報記者實地探訪了中國農科院植保所養殖害蟲的實驗室,瞭解害蟲的秘密,以及農業科學家們養害蟲的故事。
養“害蟲”的人。新京報記者 王巍 拍攝 製作
養害蟲,是研究也是學習
寒冬裡的北京,寒潮還在肆虐,室外溫度接近0℃,人們更習慣於留在溫暖的室內。不過,植保所植物病蟲害生物學國家重點實驗室的房間裡,溫度和溼度都遠超普通的房間,恍若南方的夏季,溫暖而潮溼,最適合昆蟲生長。
中國農科院植保所研究員李克斌的實驗室裡,幾個學生正在伏案工作,面前擺著燒瓶、培養皿、顯微鏡等。他們將土壤溶入水中,然後讓土壤沉澱,再分離出水中微小的蟲子,放入培養皿,幾寸大小的培養皿中,可能有數千萬個蟲子,只有在顯微鏡下,才能看到水中密密麻麻的線狀蟲子。
另一面的桌子上,一排更大的塑膠盒子裡,鋪著糕點小塊狀物,在這些小的塊狀物上,爬滿了肉乎乎的小蟲子,這些蟲子是地老虎,一種主要危害花生等作物的遷飛性害蟲,其成蟲可以遷飛數千公里。
在這棟樓裡,李克斌有三間養殖這些害蟲的實驗室,養著10多種農業害蟲,夏天的時候,這個數量還會增多。
“養殖害蟲,是基礎性工作,是每一個植保研究者必備的技能,”李克斌說。
每一個從事植保研究的人,最初都是從養殖害蟲開始的。李克斌的學生如此,他自己當年也是如此。李克斌最早開始養這些蟲子,還是20多年前的1993年。李克斌告訴記者,那一年,他本科畢業後進行碩士研究工作,做的第一件事情,就是養殖家蠅,也就是蒼蠅。蒼蠅是一種高蛋白昆蟲,可以做成複合氨基酸產品,充當動物飼料新增劑,甚至食品新增劑等。碩士畢業後,李克斌進入中國農科院植保所,做遷飛性害蟲研究,那時候,養的最多的,是黏蟲,黏蟲是歷史上農業危害極大的一種害蟲,食譜廣泛,遷飛性強,間歇爆發,危害非常強。
作為植保研究人員,害蟲是必然的研究物件,但田間害蟲有季節性,不可能常年都有,因此,養殖是最合適的辦法,任何時候都可以研究、實驗。而且,對剛剛進入科研領域的學生來說,養殖這些害蟲,也是瞭解害蟲最好的途徑。
抓蟲子,其實也非常有趣
在植保所中,大部分農業害蟲都有科研人員養殖,新入學的學生,可以在第一時間接觸、引種、養殖這些蟲子,瞭解它們。
但即便如此,他們也需要去田間地頭,尋找和捕捉各種各樣的害蟲。因為實驗室裡繁衍迭代的蟲子,和田間繁衍的蟲子,畢竟還有差別,而且,經常也有新的害蟲出現或爆發,需要大量養殖、儘快找到防治的辦法。
捉蟲子的方法有很多,對土壤中的蟲子,可以透過直接取樣的方式,將土壤帶回實驗室,這有很多好處,首先可以直接分離出土壤中的害蟲,其次還可以研究和觀察土壤的情況,瞭解害蟲生存、繁衍的環境。
地表以上的害蟲,也有不同的辦法,比如燈誘。“小時候種棉花,缺少藥物,用物理的方法誘蟲子,晚上在地裡放一個大木盆,盆裡裝水,再點一個煤油燈,第二天早上去看,一定會淹死一大盆。這其實就是一種很有效的方法,只不過我們要活捉,肯定不能等到第二天早晨再去收集。”李克斌說。
燈誘的方法,源於部分昆蟲的趨光性,科學家們利用昆蟲的本性,既可以捕捉它們做實驗,也可以直接用在消滅害蟲的領域。李克斌還講了一個預防草地螟的故事,草地螟是一種遷飛性害蟲,2008年,草地螟大爆發,夏季從內蒙古一直往南遷飛,經過北京。當時正值北京奧運會,夜裡場館非常亮,草地螟會集中在場館,導致轉播等出現問題,甚至直接影響比賽。當時,植保所的一位科學家設計了一套方案,在北京北部設了一排高空探照燈,夜晚在空中照出一條極亮的光帶,吸引草地螟,就地消滅,不僅保障奧運會,也在一定規模上,阻止了部分草地螟的遷飛。
2018年底,草地貪夜蛾入侵我國,科研人員第一時間進行了捕捉和研究,研發防治方法。在李克斌的實驗室裡,就養著一部分草地貪夜蛾,它們被養在一個個多孔板上,用來做藥物試驗。多孔板是一種扁平的塑膠盒子,裡面被隔成一個個小格子,每個格子裡只養一隻,主要是用來做對照試驗,比如探索不同濃度的藥物對蟲子的滅殺能力時,就需要這樣的多孔板。
先害怕,慢慢會養出感情
李克斌只養了一小部分草地貪夜蛾。而在中國農科院植保所副研究員崔麗的實驗室裡,則大量養殖著這種“明星害蟲”。
崔麗研究的專業是農藥學,而草地貪夜蛾作為當前危害最嚴重的害蟲之一,是她近兩年研究的重點物件,為此,她用了一間專門的實驗室來飼養。
實驗室裡,放著很多形態各異的盒子,養著不同生長階段的草地貪夜蛾。草地貪夜蛾是一種完全變態的昆蟲,一生要經歷卵、幼蟲、蛹、成蟲四種蟲態,每一種形態,都需要不同的飼養環境。
草地貪夜蛾的成蟲是蛾的形態,被養殖在一個黑色的籠子裡,籠子像家中常見的圓形小垃圾桶,但有細密的網格,透氣透光,從外面就可以看到,內壁上趴著許多蛾子,正是草地貪夜蛾成蟲。
籠子頂上蓋著一張紗布,防止蛾子飛出來。籠子底部,斜斜放著一張張折成波浪形的白紙,白紙上,草地貪夜蛾的卵粒緊密排列。每天早晨,崔麗和她的學生,都要把這些產滿了卵的紙或者紗布取出來,再放入一個密封的塑膠袋中,不用扎孔,裡面的空氣足夠卵孵化出來。
孵化後的草地貪夜蛾,就變成幼蟲了,養在一個個小盒子裡,用人工飼料餵養它長大,化蛹,然後再破繭而出,完成一個世代。
在昆蟲研究中,從卵到成蟲,被稱為一個世代。大部分昆蟲完成一個世代的時間很短,草地貪夜蛾一個月左右即可完成一個世代。所以,哪怕僅僅在這間小小的實驗室裡,它的數量也極為恐怖。
這些密密麻麻的卵、幼蟲、蛹,還有可能到處亂飛的蛾子,或許會引發大部分人的密集恐懼症,但對養慣了蟲子的科研人員來說,是最司空見慣的場景,他們可以關注到每一個蟲子的生存狀態,是否生病、活力強弱……
中國農科院植保所副研究員崔麗在實驗室裡忙碌。新京報記者 王巍 攝
“最開始養的時候,都很害怕,尤其是女生,小姑娘一般更怕這些蟲子。但是時間長了,慢慢就會喜歡上它們,如果養得好,就很興奮,養不好,就會沮喪。”崔麗告訴記者,很多植保專業的女生,把養殖的蟲子稱為“蟲蟲”,如果飼養不好,會很傷心。
養不活,害蟲也很“脆弱”
害蟲是農業生產中最主要的危害之一,大部分害蟲是無法滅絕的,只能控制在一定範圍內,打不死,滅不掉,給農業生產帶來了無數麻煩。
但養在實驗室裡的害蟲,卻還有另外一個讓養殖者煩惱的問題——養不活。“田裡打不死,室內養不活,是害蟲研究經常要面臨的問題,”崔麗說。
不論是李克斌還是崔麗,抑或是其他養殖害蟲的科研人員,都曾為養活這些害蟲而費盡心思,有的害蟲生在土裡,不能曬太陽,陽光中的紫外線會殺死它,所以需要遮光的環境。有的需要潮溼溫暖,有的則不能太溼……
科研人員需要為每一種害蟲營造合適的環境,且提供健康的食物,為此還需要自己研發飼料,有些飼料甚至已經取得了專利。
即便如此,依然有很多科研人員都遭遇過害蟲大面積死亡、甚至全部死亡的經歷。李克斌告訴記者,他就經歷過一次,當時是食物不乾淨,導致實驗室裡的蟲子大面積死亡。從那以後,他們就不在外面買餵養蟲子的蔬菜等材料了,改為配置專門的飼料。
崔麗養殖草地貪夜蛾的實驗室裡,門口有一張長條桌,桌上放著一個微波爐,初進這裡的人,常會以為這是實驗人員熱午餐的地方,但實際上,微波爐是為蟲子製作食物的。蟲子的食物主要是大豆麵、玉米麵等混合而成的飼料,在微波爐中蒸熟,冷卻後即可食用。
之所以如此小心,是因為實驗室裡養殖的蟲子,都非常珍貴,它們在實驗室裡繁衍了許多年,經過了無數代的進化、變異,同時還經過了無數農藥、環境實驗,體內所攜帶的基因非常珍貴且獨有,一旦發生大面積的死亡,損失幾乎不可彌補。
除了死亡,蟲子還有可能生病,對科研人員來說,這也是難得的研究機會。事實上,透過病菌、真菌等方式,使蟲子生病死亡,也是植保所使用的方式之一,而且這種方式更加生態和環保。
李克斌的實驗室裡,有一個專門培養真菌的區域,白色的真菌被養在培養皿中,層層疊疊地放在架子上,這是白僵菌,一種在今天普遍使用的殺蟲真菌。感染白僵菌的害蟲,體表會生出一層白色的絨毛,然後死亡,在此過程中,害蟲會逐漸僵化。類似的還有綠僵菌,和白僵菌一樣,都是已經非常成熟的殺蟲方法和植保手段。
養蟲子,不過是一種手段
在李克斌的實驗室裡,他和學生們正在分離和培養的蟲子,名叫櫻桃異小杆線蟲,這是他們5年前在河北廊坊的土壤樣本中找到的,這種線蟲有侵染其他害蟲的能力,因此,發現之後,他們在實驗室中做了很多侵染實驗,實驗所用的害蟲,其實都是科研人員所飼養的。
實驗發現,這種只有在顯微鏡下才能看到的蟲子,可以侵染許多害蟲,比如花生的主要害蟲暗黑鰓金龜,被櫻桃異小杆線蟲侵染的暗黑鰓金龜,死亡率達到80%以上。而且,櫻桃異小杆線蟲的抗逆性很強,在許多環境中都能生存,是優秀的生物殺蟲劑素材。
基於這一發現,李克斌他們把櫻桃異小杆線蟲做成了生物製劑,因為櫻桃異小杆線蟲個體非常小,所以在一定劑量的製劑中,可以包含巨大數量的蟲子,只要保持它們在一定時間內的活性即可。當這些製劑被噴灑到田間,它們就會在土壤中存活、繁衍,侵染和殺死特定的害蟲。
其實,對科研人員來說,養殖害蟲,只是一種手段,一種基礎工作,所有養殖的害蟲,都是用於各種實驗,而這些實驗的最終目的,也是為了防止它們侵害農業。
“害蟲其實是一個俗稱,並不是只有昆蟲,一般來說,只要對農業生產有害的生物,都可以叫做害蟲,實際上,俗稱的害蟲有昆蟲綱的,也有蛛形綱、線蟲綱等。”李克斌說。
不同的實驗,利用這些害蟲的方式也不同,比如研製農藥時,害蟲會用來做不同藥劑、不同劑量的殺蟲效果實驗。
除了實驗藥物,被天敵侵染、吃掉等,實驗室裡的害蟲,還可以用來做很多不同的實驗,比如研究藥劑作用機理,崔麗告訴記者,“比如昆蟲生長調節劑,主要是打斷昆蟲生長節奏的藥劑,使它不能蛻皮,自然也就不能成長、繁殖,作為研究者,必須清楚其中的機理,到底是怎麼打斷生長節奏的,弄明白了,就可以研發出更好的藥劑。再如神經毒劑,可以讓昆蟲很快麻痺、死亡。但究竟是怎麼作用於昆蟲的神經系統的,具體作用於哪一個蛋白,都需要弄明白。”
許多重要的實驗中,都需要用到害蟲,或者是害蟲的某一部分,這些工作,同樣是科研人員的基礎工作,李克斌介紹,“比如研究神經反應,一個不到1毫米的蟲子,要在顯微鏡下取出它的神經。這還不是最難的,我自己做過的最難的,是活體取出蠅蟲的咽側體,就在它的後腦部分,非常小,取出來還需要具有活性。”
類似的故事,任何植保研究者都經歷過,比如研究害蟲腸道菌群的活動情況,就需要取出昆蟲的腸道,因為太小,所以一次實驗,可能需要數千個昆蟲的腸道才行,“這些都是基本功,”李克斌說。
小蟲子,一直起著大作用
如果有心,這些養在實驗室裡的害蟲,所經歷的故事,完全可以編出一本“害蟲的一萬種死法”。不過,害蟲不存在動物倫理的問題,“沒有人會因為踩死一隻螞蟻而受到道德的譴責”。
而且,見識過太多害蟲為害的農田後,反而會對植保研究更加投入。李克斌告訴記者,“我見過很多把作物咬成光禿禿的害蟲,一大片一大片的農田被蟲子毀了,那時候只有痛惜。還有更可怕的,比如蝗蟲,人們說蝗蟲過境,寸草不生,不是誇張,是真的,蝗蟲群的規模一旦起來,蟲群經過的地方,所有的綠色都會消失不見。”
事實上,正是這些養在實驗室的“害蟲”做出的“貢獻”,才讓人類有了更多防治害蟲的辦法,讓人類可以更有效地保護我們的糧食和蔬菜,可以說,每一個人,都在享受著植保研究的成果。
以草地貪夜蛾防治為例,草地貪夜蛾於2018年入侵我國,僅僅1年多的時間,我國就釋出了完整的《草地貪夜蛾防治手冊》,讓任何地方的農業生產者,都可以透過有效的方式進行防治,將草地貪夜蛾的為害程度降到最低。其中就有崔麗實驗室中所養殖的草地貪夜蛾,所做出的貢獻。當然,同樣也有李克斌以及所有相關領域的科研人員,所養殖的草地貪夜蛾的貢獻。
植保研究的目的是防治農業生產中的危害,這是長期的工作。
以棉鈴蟲為例,這是崔麗早期重點研究的農業害蟲,棉鈴蟲在上世紀八九十年代,曾經造成過極大的危害,致使不少地方棉花絕產,一直到抗蟲棉的推廣種植。即便如此,棉鈴蟲對玉米、蔬菜等作物的危害也仍不可小覷。因此,對於棉鈴蟲的研究從未中斷。
崔麗告訴記者,在中國農科院植保所,科研人員們養殖著各種各樣的農業害蟲、害蟲天敵,幾乎囊括大部分主要的害蟲。同時,全國範圍內的各個研究機構、研發者、植保人員,也都會養殖害蟲。只是為了更加清楚和深入地瞭解它們,防治它們。
共生論,防治是長期的事
是否可以認為,科研人員養殖害蟲,最終的目的是為了殺死它們呢?
其實,這並不準確,因為大部分害蟲,其實是很難被消滅的,它們太多了,生存的環境太複雜了,進化和變異的速度也太快了。而且,害蟲本身,也是生態系統中的一部分,即便可以完全消滅,消滅後的結果,是否得不償失,仍未可知。
更不用說,害蟲本身就具有非常複雜的特性,並不一定就全是壞處,沒有好處。
“害蟲是從人類利益的角度去劃分的,對我們有害的被認為是害蟲,實際上,它們本身只是生存在那裡而已,”崔麗說,而且,有害和有益,也不完全是一成不變的,有時候也會不斷變化。
芫菁是一種功能多變的昆蟲,芫菁的幼蟲對農業無害,甚至有益,李克斌介紹,芫菁幼蟲吃蝗蟲的卵和幼蟲,這顯然可以看作是一種益蟲。但芫菁的成蟲又會吃植物的葉片,又變成害蟲了。還有白星花金龜,成蟲會危害作物,但幼蟲不會,還會分解糞便、秸稈等有機物,對農田環境有利。
害蟲益蟲的世界,也不是完全黑白分明的。這需要科研人員付出更多的精力和細心,用其利而避其害。當然,要想做到這一點,基礎的工作,同樣是養殖它們,研究它們,瞭解它們。
因此,對害蟲的研究,和害蟲的抗爭,是農業科研中長期的工作。李克斌告訴記者,植保工作者,其實也可以看作是植物醫生。植物醫生們,和自然界中的各種生物打交道,許多傳統的自然觀念也適用於植保工作。比如天人合一,人與自然的和諧共生等。
“換個角度看蟲害的話,就可以理解。在自然的平衡下,一般不太可能出現某一種生物突然大爆發的現象,一旦出現,也就說明某種平衡被打破了。如果植保工作者能夠提前做好預防,保持平衡,或者在平衡破壞後,迅速控制情況,恢復平衡,就有可能把蟲害降到最低。所以,養蟲子,不僅僅只是為了殺死害蟲,也要了解害蟲,更好地維護生態平衡的意義。”李克斌說。
新京報記者 周懷宗 陳璐 攝影 王巍
編輯 張樹婧 校對 郭利