揣著“萬能解藥”的超級害蟲這回“栽”了

煙粉蝨屬於什麼變態發育

近日，我國科學家在《Cell》雜誌發表有關農業害蟲煙粉蝨的重磅研究論文。

既不凶神惡煞，又非醜陋不堪，相反還帶著一點柔弱，一絲嬌嫩。這樣一個白色或者灰黃色的，比芝麻粒還小的小飛蟲，竟然被聯合國糧農組織認定為世界第二大害蟲，也是迄今為止唯一被科技界冠以“超級害蟲”的農業害蟲。它，就是煙粉蝨。

100多年前，煙粉蝨最早在希臘的菸草上被發現，故而得名，很長一段時間不是中國主要的農業害蟲。但是自上世紀90年代中後期，該蟲陸續在全國範圍內發生危害，其中對蔬菜、棉花等作物生產危害最為嚴重。在北京，煙粉蝨對黃瓜、番茄、茄子、甜瓜和西葫蘆的危害損失，嚴重時可達七成以上。

煙粉蝨被稱為“超級害蟲”，是因為它不僅透過刺吸作物的汁液造成直接傷害，還能分泌蜜露誘發煤汙病等植物真菌病害，傳播300餘種植物病毒病。2009年，僅煙粉蝨傳播的番茄黃化曲葉病就給我國番茄產業造成了100多億元的損失。它幾乎什麼都能吃，超過600餘種植物都是它的盤中餐，而且適應性極強，很容易暴發成災。更令人頭疼的是，煙粉蝨還具有發展抗藥性的巨大潛力，目前已經顯示出對超過50種殺蟲劑有效成分的抗性。

科學家告訴我們，在大自然奇妙的進化過程中，植物能夠產生一些有毒的物質來保護自己，減少昆蟲侵害，如酚糖就是常見的植物防禦化合物。俗話說，一物降一物。有些專食性昆蟲如楊柳科的專食性害蟲，也進化出了一種特異的解毒酶來解毒酚糖。然而，像煙粉蝨這種雜食性害蟲是靠什麼絕招破解多種植物的防線呢？

將於4月1日出版的Cell封面

2021年3月25日，《Cell（細胞）》雜誌線上發表中國農業科學院蔬菜花卉研究所張友軍團隊的研究長文，揭示了煙粉蝨廣泛寄主適應性的分子機制，提出防治煙粉蝨全新路徑。這是我國農業害蟲研究領域的首篇Cell文章，並被選為《Cell》的封面文章將於2021年4月1日正式出版。

《Cell》為一份同行評審科學期刊，主要發表生命科學領域中的最新研究發現，與《自然》和《科學》並列，是全世界最權威的三大學術期刊之一。

謎底現在已經被揭開，因為“變態”的煙粉蝨身上揣著一份“萬能解藥”——破解煙粉蝨為害的路徑也就豁然開朗了。

張友軍研究員經過持續20年的研究，發現煙粉蝨是透過從植物內部“竊取”了人家自家的“解藥”才得以大快朵頤的。對植物來說，酚糖是防禦外敵的需要，但過量的酚糖對本身生長髮育不利，所以植物就利用PMaT基因代謝酚糖，以降低對其自身不利的影響。也就是說，這種基因就是植物的獨門“解藥”。說煙粉蝨“變態”，就是它竟然透過水平基因轉移的方式獲得了BtPMaT1基因，具備了對酚糖的解毒能力。研究表明，該“盜竊”行動數千萬年前就已經完成了。

水平基因轉移也是一個專業的科學概念，是相對於垂直基因轉移（親代傳遞給子代）而提出的，它打破了親緣關係的界限，使基因流動的可能變得更為複雜。我們可以這樣理解，大自然奧秘無窮，萬千物種都想方設法拓展自己的生存空間，“萬類霜天競自由”。透過基因轉移獲得的新性狀可以使物種得以利用新的資源，佔據更優的生態位置。煙粉蝨就是這樣一個幸運兒，透過這種巧妙的進化方式，擴充套件了自己的“食譜”，手中有糧，心中不慌。

張友軍研究員（中）和夏吉星副研究員（左）、郭兆將研究員（右）在實驗室觀察番茄上煙粉蝨的實驗情況

有專家認為，本研究首次利用生物資訊學、分子生物學、生物化學、轉基因、生物學測定等方法多個層面證明，煙粉蝨利用植物自身基因代謝植物產生的有毒次級代謝產物，正如我國戰國時期著名思想家韓非子所寫的“以子之矛攻子之盾”，是大自然的神奇造化。

但對於損害人類利益的生物“軍團”，我們還是要加以遏制的。

張友軍團隊在論文中提出，干擾煙粉蝨BtPMaT1基因，可能是控制這種全球性重大害蟲的高效方法。也就是說，想辦法讓它的“萬能解藥”失效。實驗表明，持續干擾BtPMaT1基因，可以完全控制該害蟲的危害。專業人士認為，這項研究將昆蟲的功能性水平基因轉移研究提升到一個新高度，是多食性昆蟲寄主適應性進化機制研究的重大突破。

作者：農民日報·中國農網記者 王澤農

原標題：揣著“萬能解藥”的超級害蟲這回“栽”了——我國科學家在《Cell》雜誌發表有關農業害蟲煙粉蝨重磅研究論文

監製：李國龍；編輯：裴遜琦