央廣網(wǎng)北京3月27日消息（記者朱敏）據(jù)中央廣播電視總臺中國之聲《新聞縱橫》報道，煙粉虱，是一種被公認為“超級害蟲”的農(nóng)業(yè)害蟲，能破壞600多種植物，至今人類沒有辦法根治它。長期以來，人們不明白煙粉虱為什么能有如此廣泛的寄主適應性，為什么又禁而不絕。如今，這個秘密被揭開了。
北京時間25日晚上11點，中國農(nóng)業(yè)科學院張友軍團隊在國際學術期刊《細胞》上在線發(fā)表了一項研究成果，該成果揭示“超級害蟲”煙粉虱如此厲害的“密碼”。這個“密碼”的破解能為糧食、蔬菜的害蟲防控提供怎樣的新思路？
煙粉虱是被聯(lián)合國糧農(nóng)組織認定的世界第二大害蟲，也是至今為止唯一被冠以“超級害蟲”的農(nóng)業(yè)害蟲，被列為最危險的100種入侵物種。煙粉虱不僅通過刺吸寄主植物韌皮部汁液對其造成直接傷害，還能分泌植物真菌病為害植物。中國農(nóng)科院蔬菜花卉研究所所長張友軍表示，更重要是作為病毒的超級載體，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)濟損失。張友軍說：“現(xiàn)在煙粉虱是我們設施蔬菜里邊最大的一個害蟲，對幾乎所有的蔬菜都有危害，它有600多種寄主植物，也就是說它能危害600多種植物，像我們所吃的辣椒、茄子、黃瓜、番茄，包括甘藍都能被它危害。所以它是個大害蟲，一個超級害蟲。”
一直以來，人們對煙粉虱采取誘殺類的物理防治、噴藥類的化學防治以及釋放天敵這類的生物防治，但始終不能根治。張友軍團隊經(jīng)過20年的不懈努力，終于發(fā)現(xiàn)了煙粉虱與植物之間“你來我往”的關鍵基因。張友軍說：“植物和昆蟲在長期進化過程中，昆蟲吃植物后，植物會產(chǎn)生一些防御反應，它會產(chǎn)生一些次生代謝產(chǎn)物叫酚糖。這個產(chǎn)物對昆蟲是有毒的，所以昆蟲吃了以后，植物就會產(chǎn)生一些有毒物質，以此來抵抗昆蟲的危害。但是這些物質太多對植物本身也是有毒的，所以植物在昆蟲危害的時候，它才產(chǎn)生這些物質來抵抗，當它不需要的時候就要降解這些有毒的物質就是酚糖，需要一種酶來降解，叫丙二酰基轉移酶。”
我們可以將植物中用來防御昆蟲的酚糖比喻成“盾”，用來降解酚糖給自身解毒的丙二酰基轉移酶比喻成“矛”。張友軍團隊發(fā)現(xiàn)，煙粉虱中存在植物源的水平轉移基因，也就是“偷”了植物里的“矛”，變成自己用來攻擊植物的“利器”，令植物無從防御。張友軍說：“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，就是丙二酰基轉移酶基因，它能夠抵抗植物的次生代謝產(chǎn)物，進而抵抗植物的防御反應，所以煙粉虱就能夠吃這個植物了。”
這項研究成果揭示了煙粉虱能夠解毒植物毒素，從而導致它廣泛寄主適應性的基因“密碼”。由此可見，煙粉虱當真是掌握了“以子之矛，攻子之盾”的技巧，并且用得如魚得水，這么長時間沒被發(fā)現(xiàn)。這個研究還證明，水平基因轉移在原核生物之間經(jīng)常發(fā)生，通常認為是原核生物進化的驅動力。越來越多的證據(jù)表明，水平基因轉移也是真核生物適應性進化的重要因素。這個研究也為找到其他植物害蟲的“密碼”探明了方向。張友軍說：“我們研究的是煙粉虱，但我想今后的任何一個害蟲只要跟植物有附著關系，我們都有可能從植物源里面找到對付這類害蟲的方法。因為它是個相互進化的東西，昆蟲在進化，植物也在進化。通過我們的研究，肯定能從植物里面找到一個對付害蟲的辦法。”
找到了煙粉虱厲害的“密碼”，怎么攻克它呢？張友軍團隊制定了一種策略，來破解煙粉虱竊取的“超級力量”，也就是利用RNA干擾煙粉虱的丙二酰基轉移酶基因，讓它對這種植物有毒化合物敏感。團隊構建了表達該發(fā)夾RNA的轉基因番茄品系，發(fā)現(xiàn)這個轉基因番茄品系能夠完全控制煙粉虱危害。張友軍說：“用RNA干擾的方式把這個基因的片段轉到植物里面，在植物里表達。煙粉虱吃了這個轉基因的植物以后，它的丙二酰基轉移酶基因就會被干擾掉，它就沒有攻擊植物的酚糖的能力，就不能代謝這個次生代謝產(chǎn)物了，所以就可能用于防治這個害蟲。在番茄上做的這個試驗，效果非常好。煙粉虱吃了這個轉基因植物后就100%死亡了。”
這個研究成果為新一代靶標基因導向的煙粉虱田間精準綠色防控技術的研發(fā)提供全新思路。在應用上，張友軍表示，運用這種轉基因的辦法，將來植物或許再也不用通過打農(nóng)藥來防治煙粉虱，“煙粉虱是個世界性的重大農(nóng)業(yè)害蟲，這個害蟲防治我們現(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，成本相對來說比較高。今后我們有可能利用這個基因，做成一些轉基因植物以后，一勞永逸，就完全不用打農(nóng)藥，也不需要那些費工、費事、費錢、費力的工作。”
那么，這種可以應對煙粉虱的轉基因植物對人體會不會有害？張友軍解釋說：“這個基因就是植物來源的基因，本身就是植物里面的。所以它完全是天然、是安全的。因為我們吃的番茄以及其他植物里都有這個基因，我們只是把它增強了，所以完全沒有安全性的問題。”
這個重大發(fā)現(xiàn)的背后是研究團隊20年的堅守。張友軍感嘆，既是團隊長期的積累所獲，也是基因技術發(fā)展和時代發(fā)展給予的機遇。這一發(fā)現(xiàn)也讓我國在植物寄主適應性方面的研究走在世界前列。張友軍說：“基因組測序的技術過關了，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重要的次生代謝產(chǎn)物的基因。在國際上，植物寄主的適應性這一塊，我們是最早發(fā)現(xiàn)的，現(xiàn)在已經(jīng)走到了國際上頂端的位置。”
