近日,中國人民大學農業與農村發展學院葉紫薇助理教授團隊在國際頂級期刊Science最新一期的研究長文(Research Article)版塊,刊發題為Too much of a good thing: Lessons from compromised rootworm Bt maize in the US Corn Belt的重磅成果。
Science研究長文版塊主要發表具有領域重大突破性意義的研究成果。這是我國農林經濟管理學科首篇以國內學者作為第一作者發表的Science研究長文(Research Articles),也是管理科學領域發表的為數不多的Science研究長文之一。
Science期刊在該期政策論壇(Policy Forums)專門發表評論文章,對這項研究展開深入討論并給予高度評價,認為這項研究展示了一種基于實證的評估方法,在改進對Bt抗性乃至更廣泛農藥抗性的實證經濟評估方面邁出了重要一步。
以實證經濟評估
破解生物技術應用抗性管理問題
作為農業新質生產力的重要部分,生物育種技術應用對于保障糧食安全和農業可持續發展具有重要意義。在這一背景下,有效延緩靶標生物對生物育種作物產生抗性成為核心議題。抗玉米根蟲的生物育種抗蟲玉米(下文簡稱Bt-CR玉米)自2003年在美國產業化種植以來,在帶來顯著經濟效益和環境效益的同時,玉米根蟲對Bt-CR玉米產生抗性的問題也持續困擾學界:從平衡經濟收益和延緩抗性的角度,農戶個體種植決策是否是最優決策?
葉紫薇團隊結合2005至2016年間美國玉米帶10個州的田間試驗數據與微觀農戶調查數據,構建起了跨學科的生物經濟模型,首次對Bt-CR玉米抗性管理問題展開大規模實證經濟評估。
種植Bt-CR玉米的決策可能對害蟲種群產生兩種動態且相互制衡的影響,即抗性選擇效應和種群抑制效應。因此,Bt-CR玉米是否被過度種植需要嚴謹的實證研究來加以判斷,并制定相應的政策措施來優化種植行為、延緩害蟲抗性產生。
研究證實了美國東部玉米帶存在過度種植現象,并深入剖析成因,進一步指出可能存在種子市場供應結構等問題。在美國玉米種業市場寡頭壟斷格局下,種企為追求利潤最大化,傾向于將最優良品種與多種性狀進行捆綁銷售,而不含Bt-CR性狀的優良品種較為有限,導致農戶缺乏足夠的品種選擇空間,進而造成過度種植。這不僅加速了害蟲產生對Bt-CR性狀的抗性,長遠來看還會帶來更為嚴重的經濟損失。
新生代中國學者
深耕跨學科、跨地域科研合作
隨著生物育種技術及其產業化的快速發展,如何延緩害蟲抗性、保持抗蟲作物的有效作用已成為全球性議題,不僅超越了自然科學的研究范疇,更是經濟問題、管理問題與政策問題的交織。
在Bt-CR玉米研究背后,是一場昆蟲學家與經濟學家的“思維碰撞”,也是一場“志同道合”的跨國界、跨地域科研合作。
在美國密歇根州立大學攻讀博士學位期間,葉紫薇就開始關注生物育種玉米的經濟、環境和政策問題。最初,她致力于耐除草劑玉米配套除草劑的使用問題,這項研究于2021年發表在另一篇國際頂尖期刊——《美國科學院院刊》(PNAS),也讓她首次積累起跨學科合作研究的經驗。
也正是得益于這項研究,葉紫薇與普渡大學的昆蟲學家Christian Krupke教授建立起聯系,并迅速共同展開針對Bt-CR玉米的合作研究。
Christian Krupke帶著昆蟲學家團隊收集蟲害的田間監測數據,從昆蟲學和植物保護的角度提供理解抗性問題的科學視角;葉紫薇則帶著經濟學家團隊“挖”得更深,融合農業經濟學、資源與環境經濟學、昆蟲生態學和數理建模,構建生物經濟模型,深入考察抗性選擇效應、種群抑制效應等一系列關鍵因素。
“如果將這項研究比作一個演出,這個抗蟲玉米的故事就像一篇早已寫好卻無人演奏的曲子,恰好碰到有人會唱歌,有人會彈琴,才最終創造出了這場美妙的演出。”
在葉紫薇看來,這場跨學科跨地域的合作證明了,解決這場人類與自然的“戰爭”,既需要實驗室里和田間的科學實驗,更離不開制度設計的全局謀略。
作者簡介:葉紫薇,現任中國人民大學農業與農村發展學院助理教授,受聘“中國人民大學青年英才崗位”。2022年在美國密歇根州立大學獲得博士學位,同年入職中國人民大學。現研究聚焦農業科技創新與資源環境、健康的交叉議題,尤其關注生物育種技術的經濟、環境問題及相關政策研究,具有豐富的跨學科合作研究經驗。主持并參與多項國家自然科學基金項目和省部級委托課題。
近年來,中國人民大學強化有組織科研,實施“大工程”、布局“大平臺”、推進“大協同”,建設新時代智慧治理國家級學科交叉中心,打造適應數字時代哲學社會科學發展的云端共享基礎設施技術支撐與新型科研機構平臺;在校級科研基金中設立青年強基引導項目、青年學術交叉團隊孵化項目、青年理論評論家項目、國際組織青年觀察員項目等,營造“青年人才摸排、青年平臺交流、青年項目資助、青年成果評價、青年人才宣傳”的“五青聯動”青年創新生態。