蟲媒病害嚴(yán)重威脅人類健康與糧食安全，其病原體通過(guò)調(diào)控宿主與媒介昆蟲，形成復(fù)雜互作網(wǎng)絡(luò)以促進(jìn)傳播。長(zhǎng)期依賴化學(xué)殺蟲劑進(jìn)行防控，加劇了害蟲抗藥性并帶來(lái)健康風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何精準(zhǔn)破譯病原體-宿主-媒介復(fù)雜互作網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展綠色可持續(xù)的防控策略，成為一項(xiàng)重要科學(xué)挑戰(zhàn)。
近日，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所葉健團(tuán)隊(duì)在Current Opinion in Biotechnology上發(fā)表題為“AI-empowered crop protection against insect-borne diseases”的綜述文章，系統(tǒng)梳理了植物與病原間“防御-反防御”的分子博弈機(jī)制，指出人工智能（AI）是下一代病害精準(zhǔn)防控的核心，可有效賦能監(jiān)測(cè)預(yù)警與靶向產(chǎn)品研發(fā)。
作物蟲媒傳染病的防控，亟需實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)防治向精準(zhǔn)干預(yù)的范式轉(zhuǎn)變。以木虱傳播的柑橘黃龍病和煙粉虱傳播的病毒病為例，其病原和蟲媒通過(guò)調(diào)控植物揮發(fā)物、抑制宿主免疫、甚至增強(qiáng)蟲媒繁殖與擴(kuò)散能力，形成極難阻斷的傳播循環(huán)。現(xiàn)代生物技術(shù)雖已提供多種精準(zhǔn)干預(yù)工具：如基因編輯、宿主誘導(dǎo)基因沉默以及植物免疫改造等，但其精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和應(yīng)用效率仍需更強(qiáng)決策與設(shè)計(jì)能力作為支撐。
人工智能技術(shù)正推動(dòng)植保領(lǐng)域從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”進(jìn)入“數(shù)據(jù)與模型驅(qū)動(dòng)”新階段。通過(guò)整合機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)與生成式模型等技術(shù)，構(gòu)建起覆蓋監(jiān)測(cè)、預(yù)警、設(shè)計(jì)與決策的智慧防控平臺(tái)。在監(jiān)測(cè)預(yù)警方面，基于視覺(jué)與多光譜的AI系統(tǒng)能識(shí)別昆蟲、檢測(cè)帶毒并診斷早期脅迫，結(jié)合多源數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)病害傳播趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防控。在產(chǎn)品研發(fā)層面，AI能整合多組學(xué)數(shù)據(jù)篩選抗病靶點(diǎn)，輔助蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)、生物農(nóng)藥開發(fā)等，助力精準(zhǔn)、綠色的可持續(xù)作物保護(hù)。展望未來(lái)，AI植保仍面臨數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、算力與模型泛化等挑戰(zhàn)，需構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)設(shè)施與基礎(chǔ)模型，跨學(xué)科整合多尺度數(shù)據(jù)，建立“監(jiān)測(cè)?預(yù)測(cè)?設(shè)計(jì)?評(píng)估”的閉環(huán)決策系統(tǒng)，為蟲媒病害的智慧防控提供可持續(xù)解決方案。
人工智能驅(qū)動(dòng)的防控作物蟲媒病害新策略
中國(guó)科學(xué)院微生物研究所趙平芝副研究員和碩士研究生夏秋冬為該論文共同第一作者，葉健研究員和趙平芝副研究員為論文共同通訊作者。該研究得到國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目的資助。
原文鏈接:?https://doi.org/10.1016/j.copbio.2026.103445
附件下載：
