近日,一项汇聚全球智慧的科研成果登上国际著名期刊Science Advances。华东理工大学药学院万年峰教授课题组发起并主导了这项大规模协同研究,联合全球38个国家145家单位的178名科研人员,首次在全球尺度上系统揭示了植物多样性如何通过不同的生态机制(“自上而下”与“自下而上”)调控多营养级相互作用的规律,并指出这种调控机制在不同类型生态系统中存在根本性差异。
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万年峰,华东理工大学药学院研究员/教授,主要研究方向为探索生物多样性控害的机制与理论、创制生物多样性控害技术与产品,曾获江西省科技进步一等奖、上海市科技进步奖二等奖等多项荣誉。多项工作被国际生物多样性中心、人民日报等国内外主流媒体予以正面评价和广泛报道。
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研究发现,生态控害的核心机制在不同生态系统中存在根本性差异。在作物系统中,植物多样性强力驱动“自上而下”的生态控害。研究数据显示,无论是采用生态管理的有机农田,还是使用化学农药的常规农田,增加植物多样性均能极显著地提升天敌(捕食者与寄生蜂)与害虫的数量比(有机农田平均增幅高达846%,常规农田为148%)。这证实了在农业景观中,通过增加植物多样性(如实施间作套种、种植覆盖作物等生境管理措施),可以有效地壮大天敌群落,强化其对害虫种群的自然压制能力,从而为减少化学农药依赖、实现可持续的害虫综合治理(IPM)提供了坚实的全球性证据。
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而在草地和森林等自然/半自然生态系统中,植物多样性主要驱动的是“自下而上”的普惠式资源效应。植物多样性的提升首先显著促进了系统整体植物生产力的增长。这种增长为食物网的各个营养级提供了更丰富的资源支持,导致从植食性昆虫到捕食性/寄生性天敌在内的多个营养级生物量出现同步性、整体性的增长。因此,尽管草地和森林中天敌与害虫的丰度比也随植物多样性提升而有所增长(平均增幅分别为+4.73%和+21.2%),但这主要是因为整个生态系统的总资源量有所提升,而非像农田系统那样,是通过植物多样性专门滋养和强化天敌,从而对害虫形成相对特异性的压制。
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这项研究的重大应用价值在于为差异化的生态系统管理提供了清晰策略。对于农业生产系统,策略核心是“利用植物多样性强化生态控害”。应重点通过构建多样化种植模式来壮大天敌群落,保障粮食安全生产与生态环境健康。对于自然保护与恢复系统(如草地、森林),策略核心是“利用植物多样性维持多功能性”。重点在于发挥植物多样性的基础支撑作用,在提升生态系统生产力的同时,协同实现生物多样性保护、养分循环等多重生态功能。
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能够支撑起如此宏大的全球性研究,离不开万年峰教授课题组扎根的创新土壤——华东理工大学药学院。药学院拥有国家现代生物医药产业联合学院、国家工程教育实践中心、上海市化学生物学重点实验室等一批国家或省部级平台,并且“药理学与毒理学”“农业科学”“临床医学”等学科均跻身ESI全球前1%,农药学是上海市重点学科,药学为上海高校一流学科。这样的强劲生态,为学院的科研工作提供了坚实支撑。
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学院近年先后斩获教育部自然科学一等奖3项、上海市自然科学一等奖4项,获批国家自然科学基金创新研究群体项目。2020年以来,在Cell、Nature子刊等国际顶尖期刊发表论文100余篇,获授权专利200余项。近五年学院有1款药物上市,7项新药转让合同金额超千万元,其中1项超亿元……一项项成果,印证着学院扎实的创新能力。
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发表的高水平论文
从发现田间地头的生态控害密码,到产出惠及民生的创新药物,华东理工大学药学院始终走在将前沿科研转化为现实价值的路途上。这座连接生态健康与人类健康的创新高地,正以扎实的学术根基和蓬勃的创造活力,为绿色可持续的未来持续贡献力量。
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素材来源:华东理工大学官网/官微、华东理工大学药学院官网/官微等
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