科學家「直搗黃龍」治褐飛蝨防水稻病—新聞—科學網

2021-01-19 科學網
南京農大在應用共生菌防控稻飛蝨機理上取得新突破 科學家「直搗黃龍」治褐飛蝨防水稻病

 

 應用沃爾巴克共生細菌防治褐飛蝨示意圖     南京農大供圖

說到農作物治蟲，常見的辦法是噴藥或培育新的抗蟲品種。不過現在，科學家們突破了傳統方法，通過深入敵後、直搗黃龍式的乾脆手段，達到治蟲和防病的雙重功效。

近日，南京農業大學植物保護學院教授洪曉月團隊利用生態防控的方法，在應用共生菌防控稻飛蝨機理上取得重要突破。《當代生物學》在線發表了這一成果。

微生物防治界的「硬通貨」

據了解，褐飛蝨是亞洲最主要的水稻害蟲，常年在我國長江流域及其以南地區頻繁暴發，既能直接刺吸危害水稻植株、引起植株倒伏，又能傳播水稻病毒病造成間接危害，嚴重影響作物生產。長期以來，稻飛蝨的防控主要依賴化學防治，給水稻綠色安全生產和生態環境帶來較大的壓力。

洪曉月告訴《中國科學報》，他們首次將基於內共生菌沃爾巴克氏體（Wolbachia）的昆蟲防治技術順利應用在了褐飛蝨的防控上。往褐飛蝨蟲卵體內注入沃爾巴克氏體細菌，既能令其後代不育，又能阻斷病毒傳播，一箭雙鵰。

洪曉月將沃爾巴克氏體細菌比喻成微生物防治界的「硬通貨」，該細菌不僅被證明在昆蟲綱內具有廣泛易感性，而且還能誘導高強度的細胞質不親和，引起後代不育。

研究首次成功建立了具有應用潛力的、穩定攜帶人工轉染的沃爾巴克氏體農業昆蟲品系。同時，該昆蟲品系的成功建立也是第一次成功實現胚胎顯微注射的方式在半翅目昆蟲中的沃爾巴克氏體細菌轉染。

研究發現，在對宿主適合度影響輕微的情況下，新建立的褐飛蝨wStri轉染品系不僅能夠誘導高強度的細胞質不親和表型，即後代不育現象，同時能起到顯著抑制褐飛蝨所傳播的水稻齒葉矮縮病毒（RRSV）的傳播。

微觀世界的外科手術

洪曉月介紹，通過昆蟲胚胎顯微注射技術，將灰飛蝨感染的wStri沃爾巴克氏體株系轉入到新宿主褐飛蝨體內，並得到100%穩定的遺傳品系，是這項工作中的難點。

通俗地講，就是先將沃爾巴克氏體細菌從灰飛蝨的卵中取出，再將其注射到褐飛蝨的卵內，「是發生在微觀世界裡的極為精細的外科手術」。

論文第一作者龔君淘介紹，首先，蟲卵很小，肉眼幾乎看不出來。褐飛蝨的蟲卵長約1毫米、寬約0.2毫米，灰飛蝨的蟲卵則更小。將細菌導出、導入的過程，要求實驗人員具有眼明手巧的「繡花功夫」。

其次，因為導入的細菌會與原先存在的細菌群體形成競爭關係，因此要「乘虛而入」、找準合適的時機。此外，打針的力度、打在卵裡的位置也都有講究。

這項研究的應用，一改傳統的噴灑殺蟲劑的方式，通過釋放褐飛蝨轉染品系致使後代不育，達到「種群壓制」或是「種群替換」的目的，為農業害蟲的防治找到一個新的方向。

洪曉月介紹，該褐飛蝨轉染品系同時表現出符合種群壓制和種群替換策略所需要的特性，具備了進一步在半現場和田間試驗的價值。由於褐飛蝨發生的源頭在中南半島一帶，未來在應用試驗上，可以考慮將釋放褐飛蝨的「戰場」前移至越南或是我國廣西、雲南一帶。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.033

 

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