央廣網(wǎng)北京3月27日消息(記者朱敏)據(jù)中央廣播電視總臺(tái)中國(guó)之聲《新聞縱橫》報(bào)道,煙粉虱,是一種被公認(rèn)為“超級(jí)害蟲(chóng)”的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng),能破壞600多種植物,至今人類沒(méi)有辦法根治它。長(zhǎng)期以來(lái),人們不明白煙粉虱為什么能有如此廣泛的寄主適應(yīng)性,為什么又禁而不絕。如今,這個(gè)秘密被揭開(kāi)了。

  北京時(shí)間25日晚上11點(diǎn),中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院張友軍團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上在線發(fā)表了一項(xiàng)研究成果,該成果揭示“超級(jí)害蟲(chóng)”煙粉虱如此厲害的“密碼”。這個(gè)“密碼”的破解能為糧食、蔬菜的害蟲(chóng)防控提供怎樣的新思路?

  煙粉虱是被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織認(rèn)定的世界第二大害蟲(chóng),也是至今為止唯一被冠以“超級(jí)害蟲(chóng)”的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng),被列為最危險(xiǎn)的100種入侵物種。煙粉虱不僅通過(guò)刺吸寄主植物韌皮部汁液對(duì)其造成直接傷害,還能分泌植物真菌病為害植物。中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉研究所所長(zhǎng)張友軍表示,更重要是作為病毒的超級(jí)載體,煙粉虱能夠傳播極具破壞性的植物病毒病,每年造成數(shù)十億美元的經(jīng)濟(jì)損失。張友軍說(shuō):“現(xiàn)在煙粉虱是我們?cè)O(shè)施蔬菜里邊最大的一個(gè)害蟲(chóng),對(duì)幾乎所有的蔬菜都有危害,它有600多種寄主植物,也就是說(shuō)它能危害600多種植物,像我們所吃的辣椒、茄子、黃瓜、番茄,包括甘藍(lán)都能被它危害。所以它是個(gè)大害蟲(chóng),一個(gè)超級(jí)害蟲(chóng)!

  一直以來(lái),人們對(duì)煙粉虱采取誘殺類的物理防治、噴藥類的化學(xué)防治以及釋放天敵這類的生物防治,但始終不能根治。張友軍團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)20年的不懈努力,終于發(fā)現(xiàn)了煙粉虱與植物之間“你來(lái)我往”的關(guān)鍵基因。張友軍說(shuō):“植物和昆蟲(chóng)在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中,昆蟲(chóng)吃植物后,植物會(huì)產(chǎn)生一些防御反應(yīng),它會(huì)產(chǎn)生一些次生代謝產(chǎn)物叫酚糖。這個(gè)產(chǎn)物對(duì)昆蟲(chóng)是有毒的,所以昆蟲(chóng)吃了以后,植物就會(huì)產(chǎn)生一些有毒物質(zhì),以此來(lái)抵抗昆蟲(chóng)的危害。但是這些物質(zhì)太多對(duì)植物本身也是有毒的,所以植物在昆蟲(chóng)危害的時(shí)候,它才產(chǎn)生這些物質(zhì)來(lái)抵抗,當(dāng)它不需要的時(shí)候就要降解這些有毒的物質(zhì)就是酚糖,需要一種酶來(lái)降解,叫丙二;D(zhuǎn)移酶!

  我們可以將植物中用來(lái)防御昆蟲(chóng)的酚糖比喻成“盾”,用來(lái)降解酚糖給自身解毒的丙二;D(zhuǎn)移酶比喻成“矛”。張友軍團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),煙粉虱中存在植物源的水平轉(zhuǎn)移基因,也就是“偷”了植物里的“矛”,變成自己用來(lái)攻擊植物的“利器”,令植物無(wú)從防御。張友軍說(shuō):“在我們的研究中發(fā)現(xiàn)了一種現(xiàn)象,煙粉虱‘偷竊’了植物體內(nèi)能降解酚糖的基因,就是丙二;D(zhuǎn)移酶基因,它能夠抵抗植物的次生代謝產(chǎn)物,進(jìn)而抵抗植物的防御反應(yīng),所以煙粉虱就能夠吃這個(gè)植物了。”

  這項(xiàng)研究成果揭示了煙粉虱能夠解毒植物毒素,從而導(dǎo)致它廣泛寄主適應(yīng)性的基因“密碼”。由此可見(jiàn),煙粉虱當(dāng)真是掌握了“以子之矛,攻子之盾”的技巧,并且用得如魚(yú)得水,這么長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)被發(fā)現(xiàn)。這個(gè)研究還證明,水平基因轉(zhuǎn)移在原核生物之間經(jīng)常發(fā)生,通常認(rèn)為是原核生物進(jìn)化的驅(qū)動(dòng)力。越來(lái)越多的證據(jù)表明,水平基因轉(zhuǎn)移也是真核生物適應(yīng)性進(jìn)化的重要因素。這個(gè)研究也為找到其他植物害蟲(chóng)的“密碼”探明了方向。張友軍說(shuō):“我們研究的是煙粉虱,但我想今后的任何一個(gè)害蟲(chóng)只要跟植物有附著關(guān)系,我們都有可能從植物源里面找到對(duì)付這類害蟲(chóng)的方法。因?yàn)樗莻(gè)相互進(jìn)化的東西,昆蟲(chóng)在進(jìn)化,植物也在進(jìn)化。通過(guò)我們的研究,肯定能從植物里面找到一個(gè)對(duì)付害蟲(chóng)的辦法!

  找到了煙粉虱厲害的“密碼”,怎么攻克它呢?張友軍團(tuán)隊(duì)制定了一種策略,來(lái)破解煙粉虱竊取的“超級(jí)力量”,也就是利用RNA干擾煙粉虱的丙二;D(zhuǎn)移酶基因,讓它對(duì)這種植物有毒化合物敏感。團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了表達(dá)該發(fā)夾RNA的轉(zhuǎn)基因番茄品系,發(fā)現(xiàn)這個(gè)轉(zhuǎn)基因番茄品系能夠完全控制煙粉虱危害。張友軍說(shuō):“用RNA干擾的方式把這個(gè)基因的片段轉(zhuǎn)到植物里面,在植物里表達(dá)。煙粉虱吃了這個(gè)轉(zhuǎn)基因的植物以后,它的丙二;D(zhuǎn)移酶基因就會(huì)被干擾掉,它就沒(méi)有攻擊植物的酚糖的能力,就不能代謝這個(gè)次生代謝產(chǎn)物了,所以就可能用于防治這個(gè)害蟲(chóng)。在番茄上做的這個(gè)試驗(yàn),效果非常好。煙粉虱吃了這個(gè)轉(zhuǎn)基因植物后就100%死亡了!

  這個(gè)研究成果為新一代靶標(biāo)基因?qū)虻臒煼凼镩g精準(zhǔn)綠色防控技術(shù)的研發(fā)提供全新思路。在應(yīng)用上,張友軍表示,運(yùn)用這種轉(zhuǎn)基因的辦法,將來(lái)植物或許再也不用通過(guò)打農(nóng)藥來(lái)防治煙粉虱,“煙粉虱是個(gè)世界性的重大農(nóng)業(yè)害蟲(chóng),這個(gè)害蟲(chóng)防治我們現(xiàn)在用了綜合防治方法,這里面還不可避免地使用一些農(nóng)藥,而且使用一些日防的措施,成本相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高。今后我們有可能利用這個(gè)基因,做成一些轉(zhuǎn)基因植物以后,一勞永逸,就完全不用打農(nóng)藥,也不需要那些費(fèi)工、費(fèi)事、費(fèi)錢、費(fèi)力的工作。”

  那么,這種可以應(yīng)對(duì)煙粉虱的轉(zhuǎn)基因植物對(duì)人體會(huì)不會(huì)有害?張友軍解釋說(shuō):“這個(gè)基因就是植物來(lái)源的基因,本身就是植物里面的。所以它完全是天然、是安全的。因?yàn)槲覀兂缘姆岩约捌渌参锢锒加羞@個(gè)基因,我們只是把它增強(qiáng)了,所以完全沒(méi)有安全性的問(wèn)題!

  這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)的背后是研究團(tuán)隊(duì)20年的堅(jiān)守。張友軍感嘆,既是團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期的積累所獲,也是基因技術(shù)發(fā)展和時(shí)代發(fā)展給予的機(jī)遇。這一發(fā)現(xiàn)也讓我國(guó)在植物寄主適應(yīng)性方面的研究走在世界前列。張友軍說(shuō):“基因組測(cè)序的技術(shù)過(guò)關(guān)了,我們從基因的水平去了解它們之間的附著,所以才有可能找到了這個(gè)重要的次生代謝產(chǎn)物的基因。在國(guó)際上,植物寄主的適應(yīng)性這一塊,我們是最早發(fā)現(xiàn)的,現(xiàn)在已經(jīng)走到了國(guó)際上頂端的位置!