治虫防病“直捣黄龙”—— 南农大在应用共生菌防控稻飞虱机理上取得新突破

交汇点讯 说到农作物治虫，常见的办法是喷药或是培育新的抗虫品种，然而，科学家们目前已经突破了既有的想象，通过深入敌内、直捣黄龙式的干脆手段，达到治虫和防病的双重功效。近日，南京农业大学植物保护学院洪晓月教授团队利用生态防控的方法，在应用共生菌防控稻飞虱机理上取得重要突破，成果以研究长文（article）在线发表在生物学领域国际权威期刊《Current Biology》。

据了解，褐飞虱是亚洲最主要的水稻害虫，常年在我国长江流域及其以南地区频繁暴发，既能直接刺吸危害水稻植株、引起植株倒伏，又能传播水稻病毒病造成间接危害，严重影响作物生产。长期以来，稻飞虱的防控主要依赖化学防治，给水稻绿色安全生产和生态环境带来较大的压力。

洪晓月告诉记者，团队首次将基于内共生菌Wolbachia（沃尔巴克氏体）的昆虫防治技术顺利应用在了褐飞虱的防控上，通过往褐飞虱虫卵体内注入Wolbachia细菌，既能令其后代不育，又能阻断病毒的传播，一箭双雕。

洪晓月生动地将“Wolbachia细菌”比喻成微生物防治界的“硬通货”，该细菌不仅被证明在昆虫纲内具有广泛易感性，而且还能诱导高强度的细胞质不亲和，引起后代不育。

研究首次成功建立了具有应用潜力的、稳定携带人工转染的Wolbachia农业昆虫品系。同时，该昆虫品系的成功建立也是第一次成功实现胚胎显微注射的方式在半翅目昆虫中的Wolbachia细菌转染。

研究发现，在对宿主适合度影响轻微的情况下，新建立的褐飞虱wStri转染品系不仅能够诱导高强度的细胞质不亲和（cytoplasmic incompatibility）表型，即后代不育现象，同时能起到显著抑制褐飞虱所传播的水稻齿叶矮缩病毒（RRSV）的传播。

这项研究难在何处？据洪晓月介绍，研究通过昆虫胚胎显微注射技术，成功地将灰飞虱感染的wStri Wolbachia株系转入到新宿主褐飞虱体内，并得到100%稳定的遗传品系。通俗地讲，就是先将Wolbachia细菌从灰飞虱的卵中取出，再将其注射到褐飞虱的卵内，是发生在微观世界里的极为精细的外科手术。

首先，虫卵很小，肉眼几乎看不出来。褐飞虱的虫卵长约1毫米、宽约0.2毫米，灰飞虱的虫卵则更小一些，将细菌导出、导入的过程，要求实验人员具有眼明手巧的“绣花功夫”。

其次，因为导入的细菌会与原先存在的细菌群体形成竞争关系，因此要“乘虚而入”、找准合适的时机。此外，打针的力度、打在卵里的位置也都有讲究。

这项研究的应用，一改传统的喷洒杀虫剂的方式，通过释放褐飞虱转染品系致使后代不育，达到“种群压制”或是“种群替换”的目的，为农业害虫的防治找到一个新的方向。洪晓月介绍，该褐飞虱转染品系同时表现出符合种群压制和种群替换策略所需要的特性，具备了进一步在半现场和田间试验的价值。由于褐飞虱发生的源头在中南半岛一带，未来在应用试验上，可以考虑将释放褐飞虱的“战场”前移至越南或是我国境内的广西、云南一带。

该论文以南京农业大学为第一完成单位，昆虫学系博士研究生龚君淘为第一作者，洪晓月教授为第一通讯作者和主要联系人（lead contact）。广州威佰昆生物科技有限公司李永军博士为共同第一作者，澳大利亚墨尔本大学Ary Hoffmann教授和美国密歇根州立大学奚志勇教授为共同通讯作者。南京农业大学昆虫分子生态实验室李同浦、周春迎、张旭、查思思和段星至等研究生、广州威佰昆生物科技有限公司梁永康、杨翠以及中山大学中山医学院胡林超博士和张东京博士参与部分工作。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

交汇点记者 王拓 通讯员 许天颖 崔滢

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.033

编辑: 王甜