用繡花功夫實現蟲卵之間的細菌“騰挪”

水稻害蟲褐飛虱防治難? 共生菌讓其后代不育

褐飛虱，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肆虐。南京農業大學植物保護學院洪曉月教授團隊及其合作者多年研究發現，通過昆蟲胚胎顯微注射技術，向褐飛虱卵內注入一種共生菌的特殊株系，可以導致褐飛虱的后代不育。這項成果近日在線發表于《當代生物學》雜志。

褐飛虱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，嚴重影響作物產量。長期以來，稻飛虱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。

首次建立沃爾巴克氏昆蟲品系

論文第一通訊作者洪曉月告訴科技日報記者，團隊首次將基于沃爾巴克氏共生菌的昆蟲防治技術應用在了褐飛虱的防控上，通過往褐飛虱蟲卵體內注入細菌，既能令其后代不育，又能阻斷病毒的傳播，一箭雙雕。

洪曉月將沃爾巴克氏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，引起后代不育。

“沃爾巴克氏細菌wStri株系在灰飛虱體內的作用明顯，可以完全導致灰飛虱后代不育，而褐飛虱又是對亞洲更有威脅的稻飛虱，所以我們嘗試向褐飛虱卵內注入沃爾巴克氏細菌wStri株系，效果顯著。”洪曉月說，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農業昆蟲品系。同時，這也是首次成功用胚胎顯微注射的方式在半翅目昆蟲中實現沃爾巴克氏細菌轉染。

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

用繡花功夫實現蟲卵之間的細菌“騰挪”

不過，實現蟲卵之間的細菌“騰挪”，要求科研工作者們心細如絲。洪曉月介紹，團隊通過昆蟲胚胎顯微注射技術，先將沃爾巴克氏細菌從灰飛虱的卵中取出，再將其注射到褐飛虱的卵內，可以說是發生在微觀世界中極為精細的外科手術。

“首先，蟲卵很小，肉眼幾乎看不出來。褐飛虱的蟲卵長約1毫米、寬約0.2毫米，灰飛虱的蟲卵則更小一些，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’。”洪曉月說，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系，因此，團隊先將影響沃爾巴克氏細菌wStri株系發揮作用的細菌株系消除，再找準合適的時機注射。

“此外，打針的力度、打在卵里的位置也都有講究。”洪曉月說，最終，科研團隊獲得了100%穩定的遺傳品系。

這項研究的應用，一改傳統的噴灑殺蟲劑的方式，通過釋放褐飛虱轉染品系致使后代不育，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了一個新方向。洪曉月介紹，該褐飛虱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。由于褐飛虱發生的源頭在越南一帶，未來在應用試驗上，可以考慮將釋放褐飛虱的“戰場”前移至越南或是我國境內的廣西、云南一帶。

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