云南省森林灾害预警与控制重点实验室(以下简称重点实验室)成立于2010年11月,依托西南林业大学建设,占地面积2990平方米,现有仪器总价值1632万元。重点实验室下设3个研究方向:林业有害生物监测预警与绿色防控、林火监测与预警、森林生物多样性与森林健康。支撑3个研究团队、5个研究课题组:(1)林业有害生物监测预警与绿色防控;(2)外来入侵物种综合治理;(3)经济林有害生物大数据平台研发与应用;(4)林火监测与预警;(5)森林生物多样性与森林健康维持机制。
实验室现有学术(学科)带头人及固定科研骨干人员50人,其中高级职称人员有39人,占78%;具有博士学位人员47人,占94%。重点实验室主任杨斌教授,实验室成员主要包括:朱家颖、徐正会、伍建榕、罗旭、杨松、崔亮伟、李宗波、赵长林、韩长志、叶江霞、王秋华、周杰珑等。重点实验室近3年承担各类科研项目157项,累计经费3572.06万元,其中国家级科研项目36项;获省(部)级奖励12项,获授权国家发明专利27件,出版专著23部,发表学术论文251,其中SCI论文101篇;培养毕业博士研究生5人、硕士研究生217人。
重点实验室以森林灾害预警、森林健康、绿色防控、生态安全为主要特色和优势,立足云南、面向西南和西部、辐射南亚和东南亚,服务于边疆社会的经济发展。
代表性成果:
科研成果一:林火遥感监测预警与场景模拟关键技术研究与应用。
重点开展了以人类活动为重要变量的林火预警,解决了困扰多年的人类活动描述、山地温度格局驱动因素和规律、森林火灾烟雾传输机制及季节性林火评估等理论问题,为林火精准测报和科学扑救提供了理论依据。该成果于2023年获得“梁希林业科学技术奖科技进步二等奖”1项,2024年“十佳”云南省青年科技奖1项;国家林草局全国首次林草科学实验展演二等奖1项,获得授权发明专利5项,转化3项;发表学术论文近20篇,其中中国科学院TOP一区1篇(IF>10)SCI、SSCI论文1篇,中国科学院二区SCI论文3篇,国内林业TOP论文3篇。培养硕士研究生12人,1名教师获得正高级职称晋升。
科研成果二:松材线虫疫木处理技术构建
围绕着“挖掘具有生防潜力的松属植物内生真菌和疫木的无公害处理两个过程,解决疫木难以有效处理的问题,同时促进了可再生能源的开发与利用,实现了生物质的转化。”取得了如下研究成果:1)从感病松属植物木质部中分离纯化出多种真菌,这些内生真菌对松材线虫具有生防潜力。2)通过甲醇、石油醚和丙酮提取棘孢木霉的发酵液,三种提取物的杀线虫效力均超过70%,亲脂性物质则表现出持久的杀线虫能力。3)诱导几丁质酶、肽酶和枯草素的合成,溶解线虫体壁,同时脂肪酸代谢显著增加,抗氧化反应机制和解毒代谢得到丰富,涉及多种途径和基因的共同调控。为使用棘孢木霉作为松材线虫的生物控制剂提供了理论依据。相关研究成果以题为“Assessing effect of Trichoderma asperellum T16 on management of Bursaphelenchus xylophilus”发表在中国科学院一区TOP期刊Industrial Crops & Products (2024,215:118628)(IF=5.7)以及以题为“Effect of time series on the degradation of lignin by Trametes gibbosa: Products and pathways”发表在中国科学院一区TOP期刊International Journal of Biological Macromolecules (2024,281(Pt 1):136236)(IF=7.7)。
科研成果三:触角嗅觉蛋白介导天牛适应寄主与生境的机制
利用转录组学、生物信息学、分子生物学、蛋白质组学、分子对接和定点突变等技术,研究了管纹艳虎天牛触角中高表达的两类嗅觉蛋白在寄主气味感受和杀虫剂抗性中的作用。研究获得的主要结果包括:1)揭示了管纹艳虎天牛重要化感器官触角和跗节高表达的3个化学感受蛋白(RhorCSP1–CSP3)在杀虫剂抗性中具有重要功能,其中RhorCSP1–CSP3与氟铃脲、毒死蜱和鱼藤酮具有强的结合能力;2)发现RhorCSP3结合腔内的Tyr25、Phe42、Val65和Phe68分别参与到6个、4个、3个和4个杀虫剂的识别,是决定杀虫剂亲和力高低的重要靶标位点;3)揭示了RhorCSP3能够结合多种杀虫剂和植物气味,是一个广谱结合的嗅觉蛋白,很可能与管纹艳虎天牛强的寄主和生境适应性有关;4)发现管纹艳虎天牛触角高表达的4个气味结合蛋白(RhorOBP1–OBP4)具有不同的气味识别谱,花香气味β-紫罗兰酮与4个OBP具有强的互作;5)揭示了RhorOBP1具有更强的pH结合依赖性,其结合腔内的Ser107、Tyr118、Tyr119和Phe120参与到多种气味的识别;6)发现RhorOBP1在毒死蜱等杀虫剂的抗性中具有重要作用。因此,研究阐明了管纹艳虎天牛嗅觉相关蛋白CSP和OBP在其寄主识别和杀虫剂抗性中具有重要功能,是该种害虫适应复杂化学生境的重要分子靶标,研究结果将为管纹艳虎天牛的绿色防控技术研发提供理论支持,同时为天牛科其他害虫基于靶标基因的防治技术研发提供新思路。
研究成果以题为“Three chemosensory proteins enriched in antennae and tarsi of Rhaphuma horsfieldi differentially contribute to the binding of insecticides”和“Functional characterization of four antenna-enriched odorant binding proteins in Rhaphuma horsfieldi reveals the importance of rhorobp1 in odorant recognition and insecticide resistance” 2篇论文发表在中国科学院一区TOP期刊Pesticide Biochemistry and Physiology(2024,199:105797;206:106210.)(IF=4.6)。
科研成果四:黄带犀猎蝽毒液异质性形成机制
以黄带犀猎蝽为研究对象,通过显微解剖观察发现黄带犀猎蝽毒液器官由主腺后叶(PMG)、主腺前叶(AMG)、附腺(AG)及连接肺门到毒液腔体的导管(VD)、连接附腺到主腺的导管(AMD)和连接附腺到肠道的导管(AGD)组成。然后,通过透射电镜观察证实PMG、AMG及AG为分泌毒液的场所,但它们之间表现出组织学差异。导管在组织结构上不具有分泌细胞,因而不具备分泌毒液蛋白的功能,起到运输毒液蛋白的功能。不同腺体中的分泌细胞所产生的毒液被释放到相应的腺体腔中储存以形成三种不同类型的毒液,不同类型的毒液通过肺门调控形成毒液混合物在捕食中进行使用。上述研究从毒液器官形态和组织结构、毒液生理功能分化、毒液成分差异性以及毒液基因表达的区域化调控网络层面揭示了黄带犀猎蝽三种不同类型毒液异质性的形成机制,有助于理解捕食性蝽毒液系统的独特进化模式,为后续从该蝽中发掘利用杀虫基因奠定了坚实基础。成果以Morphological, functional, compositional and transcriptional constraints shape the distinct venom profiles of the assassin bug Sycanus croceovittatus为题于2023年发表在期刊International Journal of Biological Macromolecules(2023,250:126162)(中国科学院一区TOP期刊,IF=8.2)。
科研成果五:昆虫系统学与多样性研究
发现云南蚂蚁有12亚科99属550种,其中发现新种143种、新属4个,中国新记录属9个、新记录种80余个,占目前世界已知蚂蚁物种的1%,在全球蚂蚁多样性研究中作出了云南贡献;查清了西南蚂蚁主要是东洋界分布种,古北界分布种其次,约为40%,且在中国动物地理区划中,云南蚂蚁区系具有典型华南区特征,与西南区关系最密切,但与东北区关系最疏远;云南蚂蚁物种分布格局主要受物种适应能力、海拔、气候、植被类型和丰富度影响,多数蚂蚁喜欢低海拔和食物资源丰富的环境,适宜的温度和湿度条件有利于蚂蚁栖息。研究成果包括出版《高黎贡山蚂蚁图鉴》和《西南林业大学馆藏蚂蚁模式标本》2部专著以及“Three new species of the ant genus Leptanilla (Hymenoptera: Formicidae) from China, with a key to the world species”为题发表在中国科学院一区Myrmecological News(2024,34:21-44)(IF=3.8)和以“Taxonomy of the ant genera Leptothorax Mayr, 1855 and Temnothorax Mayr, 1861 (Hymenoptera: Formicidae) of China with descriptions of twenty-eight new species and a key to the known Chinese species”为题发表在经典昆虫分类期刊European Journal of Taxonomy(2024,936(1):1–97.)。