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我國媒介生物學領域研究前沿


- 2018年7月21日04時26分
- 科學文摘 / 創新研究

創新研究

我國媒介生物學領域研究前沿圖片

編者按:近年來,學科間的交叉會聚越來越明顯,科技創新成果層出不窮。中國科協與生命科學學會聯合體、清潔能源學會聯合體、信息科技學會聯合體、軍民融合學會聯合體、智能製造學會聯合體聯合,通過長期的跟蹤研究,把握世界科技前沿動態,並定期以「中國科協創新智庫產品」發布報告。本文主要介紹我國媒介生物學領域的研究現狀和技術熱點,為科技管理人員了解國內外生命科學的前沿技術及發展趨勢提供決策諮詢,也為研究與開發人員提供綜合的參考信息。

我國人口眾多、幅員遼闊、對外交往頻繁,面臨著嚴重的本土媒介傳播疾病負擔和巨大輸入風險,如登革熱、瘧疾、基孔肯雅熱、腎綜合徵出血熱等。因此,加強媒介傳播疾病的研究已成為我國全球化戰略規劃的必要保障。


一、研究現狀

1. 布局重點

我國出台的《衛生事業發展「十二五」規劃》、《中國消除瘧疾行動計劃(2010-2020年)》都提出要加強包括瘧疾在內的重要媒介傳播疾病防控,防治策略和措施包括加強傳染源控制和管理、加強媒介防制、加強健康教育、完善監測檢測網絡,並通過「973」計劃和國家自然科學基金委(NSFC)資助媒介控制、媒介傳播疾病領域的基礎研究。

2010年以來,NSFC生命科學部還資助一些重點國際合作研究項目,主要是植物媒介及相關疾病的研究,並通過創新研究群體科學基金、國家傑出青年科學基金資助相關領域的人才。此外,「863」計劃資助了少量媒介控制領域的應用研究項目。

2. 國內主要研究機構和團隊分析

(1)國內主要研究機構


表1 2012—2016年媒介生物學發文量排名前10位的國內研究機構

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從技術開發角度看,2012—2016年擁有公開專利量排名前十位的中國機構及其專利量分別是:

表2 2012—2016年媒介生物學國內主要技術開發機構擁有公開專利情況

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2012—2016年中國PCT公開專利涉及的技術主要有:1)依託於中山大學的達安基因股份有限公司申請的A-型、B-型wolbachia的螢光檢測引物、檢測方法和檢測試劑盒;2)中國醫學科學院醫學生物技術研究所的在製備抗肝纖維化藥物中應用天麻甙;3)江蘇輝豐股份有限公司的含有協同增效作用的殺蟲殺蟎製劑成份;4)江蘇命碼生物科技有限公司開發的伊波拉病毒特異性miRNA和用miRNA抑制伊波拉病毒的方法;5)南京農業大學和華東理工大學開發的用八元氧橋雜環化合物作為殺蟲增效劑等。

(2)國內主要研究團隊

表3 媒介生物學領域我國重要研究團隊

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3. 研究進展

(1)媒介生物遺傳、生理生化研究

近年來,隨著第二代高通量測序等技術的快速發展,我國學者在媒介昆蟲基因組學、轉錄組學、小RNA組學等領域的研究取得了重要進展。生理生化研究方面,對埃及伊蚊(A. aegypti)的生殖發育以及免疫研究也取得了重要進展。

(2)媒介生物形態學與分類研究

基於對吸血昆蟲分子特徵的分析,研發了DNA條形碼鑑別系統,實現了吸血昆蟲智能分類,應用這兩個系統鑑別昆蟲只需普通專業人員培訓兩周。此外,還開展了植物疾病媒介分類鑑定研究。

(3)媒介傳播疾病的分子機制研究

Dai與LP等解析了Zika病毒膜蛋白結構及其與黃病毒結合的複合物結構;軍事醫學科學院的研究人員分析了伊波拉病毒的演化歷史;蟲傳植物病毒的傳播機制方面,我國研究人員對水稻矮縮病毒、水稻條紋病毒和南方水稻黑條矮縮病毒在媒介葉蟬或稻飛虱體內的侵染循環進行了相關研究。

(4)環境/氣候變化對媒介生物及相關疾病的影響

氣侯及環境變化可對當前媒介昆蟲時空分布和種群動態產生影響。生態觀測發現氣候變暖導致我國尖音庫蚊種團分布範圍增加,我國高海拔代表地區拉薩市尖音庫蚊種團種群已經穩定建立,隨著氣候變化及環境改變演進,未來當地以西尼羅熱為代表的病媒傳播疾病風險增加。

(5)媒介生物及相關傳染病風險評估和預警

中國疾病預防控制中心開發並啟動國家傳染病自動預警系統,監測病媒生物傳播疾病,已成為各級CDC機構早期發現潛在傳染病暴發的重要手段之一。另外還基於病毒生物的影響因素與相關疾病間的關係建立了預警模型。

(6)媒介生物防治

在媒介生物耐藥性監測方面,中國疾病中心傳染病研究所建立了我國常見蚊種淡色/致倦庫蚊的抗藥性監測資料庫,繪製耐藥性的分布專題地圖。

開發抗褐飛虱的水稻新品種。南京農業大學作物遺傳與種質創新國家重點實驗室萬建民課題組報告和鑑定出抗褐飛虱基因Bph3,為培育抗蟲水稻品種的分子育種提供了資源。

用真菌控制節肢動物害蟲。已完成綠僵菌、綠僵菌、B. bassiana、蛹蟲草的的基因組研究,提供了關鍵基因的功能、真菌致病機理、宿主-病原體相互作用和真菌性別相關的機制方面提供了深刻的見解。

二、研究與技術熱點

1. 研究熱點

對2012-2016年媒介生物學領域中國論文進行關鍵詞聚類分析獲得中國目前的研究熱點集中於基因工程、生態學、遺傳學領域,包括:

(1)China, malaria, aedes albopictus, mosquito, evolution, phylogeny, anopheles sinensis, phylogenetic analysis等詞代表的紅色聚類,表示傳播瘧疾、登革熱等的按蚊等介昆蟲的系統發育研究;


(2)rna interference, insecticide resistance, gene expression, rnai, transcriptome等詞代表的綠色聚類,表示媒介昆蟲的基因表達、RNA干擾與轉錄組學研究;

(3)Hemiptera, bemisia tabaci, biological control, development, whitefly, myzus persicae, reproduction代表的藍色聚類,表示粉虱、煙粉虱等植物疾病媒介昆蟲的生物控制研究;

(4)Taxonomy, morphology, auchenorrhyncha, homoptera, distribution, new species, leafhopper, planthopper等詞代表的淺藍色聚類,表示媒介昆蟲的形態學與分類研究。

另外還有少量殺蟲劑抗性、媒介昆蟲共生菌生物多樣性研究等。從研究對象看,中國媒介生物學研究以粉虱、褐飛虱、桃蚜等農業害蟲為主,而世界研究以傳播人或動物傳染病的媒介昆蟲為主。

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圖1 2012—2016年中國媒介生物學研究熱點

2. 技術熱點

使用Thomson Innovation資料庫的Themescape

Map對在中國公開的媒介生物學專利進行關鍵詞分析,根據專利標題和摘要關鍵詞的貢獻頻率和關聯性繪製專利地圖,獲得中國媒介生物學的主要技術熱點。在中國公開的媒介生物學專利主要集中在昆蟲防控方面,與國際技術熱點類似,大致形成3個專利島嶼,分別是生物製劑製備(左上區域)、活性成分配方(下部區域)、植物栽培技術(右上區域),三大區域中均出現專利高峰(白色部分),顯示三個技術領域的技術熱點。

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圖2 2012—2016年中國媒介生物學主要技術熱點

(1)生物製劑製備:此類專利利用生物學技術與手段對植物病毒和傳染病毒進行檢測,尋找新的藥物靶點和化合物。

(2)活性成分配比:此類專利涉及化學和工程學,為提高農藥效用、降低環境污染、增強藥物實用性等目標設計殺蟲劑比例配方、配製工藝、給藥形式。

(3)植物栽培技術:此類專利重點關注植物生長過程中的昆蟲防治操作,主要方法包括藥肥組合使用、周期性農藥噴洒、生物防控、生態調節等,主要技術涉及藥肥組合設計、栽種工藝確定、有益昆蟲培養等。

中國科協生命科學學會聯合體供稿,原文內容有刪減。

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