揣着“万能解药”的超级害虫这回“栽”了

我国科学家在《Cell》杂志发表有关农业害虫烟粉虱重磅研究论文

农民日报新闻客户端3月26日北京讯 既不凶神恶煞，又非丑陋不堪，相反还带着一点柔弱，一丝娇嫩。这样一个白色或者灰黄色的，比芝麻粒还小的小飞虫，竟然被联合国粮农组织认定为世界第二大害虫，也是迄今为止唯一被冠以“超级害虫”的农业害虫。它，就是烟粉虱。

张友军研究员介绍20年来团队对烟粉虱的研究过程。

100多年前，烟粉虱最早在希腊的烟草上被发现，故而得名。在20世纪80年代以前，烟粉虱主要是在一些产棉国如苏丹、埃及、印度、巴西、伊朗、土耳其、美国等国家的棉花上造成一定损失，很长一段时间不是中国主要的农业害虫。自上世纪90年代中后期，该虫陆续在全国范围内发生危害，其中对蔬菜、棉花等作物生产危害最为严重。在北京，烟粉虱对黄瓜、番茄、茄子、甜瓜和西葫芦的危害损失，严重时可达七成以上。

烟粉虱不仅通过刺吸作物的汁液造成直接伤害，还能分泌蜜露诱发煤污病等植物真菌病害，传播300余种植物病毒病。2009年，仅烟粉虱传播的番茄黄化曲叶病就给我国番茄产业造成了100多亿元的损失。它几乎什么都能吃，超过600余种植物都是它的盘中餐，而且适应性极强，很容易暴发成灾。更令人头疼的是，烟粉虱还具有发展抗药性的巨大潜力，目前已经显示出对超过50种杀虫剂有效成分的抗性。

科学家告诉我们，在大自然奇妙的进化过程中，植物能够产生一些有毒的物质来保护自己，减少昆虫侵害，如酚糖就是常见的植物防御化合物。但有些专食性昆虫如杨柳科的专食性害虫，也进化出了一种特异的解毒酶来解毒酚糖。俗话说，一物降一物，这些我们也好理解。然而，像烟粉虱这种杂食性害虫是靠什么绝招破解多种植物的防线呢？

2021年3月25日，《Cell（细胞）》杂志在线发表中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队题为“Whitefly hijacks a plant detoxification gene that neutralizes plant toxins”的研究长文，揭示了烟粉虱广泛寄主适应性的分子机制，提出防治烟粉虱全新路径。这是我国农业害虫研究领域的首篇Cell文章，并被选为《Cell》的封面文章将于2021年4月1日正式出版。

《Cell》为一份同行评审科学期刊，主要发表生命科学领域中的最新研究发现，与《自然》和《科学》并列，是全世界最权威的三大学术期刊之一。

谜底现在已经被揭开，因为“变态”的烟粉虱身上揣着一份“万能解药”——破解烟粉虱为害的路径也就豁然开朗了。

张友军研究员经过持续20年的研究，发现烟粉虱是通过从植物内部“窃取”了人家自家的“解药”才得以大快朵颐的。对植物来说，由酚糖丙二酰基转移酶（PMaT）催化的酚糖丙二酰基化反应对保障自身安全非常重要，过量的酚糖对植物本身生长发育不利，所以植物就利用PMaT基因代谢酚糖，以降低对其自身不利的影响。也就是说，这种基因就是植物的独门“解药”。说烟粉虱“变态”，就是它竟然通过水平基因转移的方式获得了BtPMaT1基因，具备了对酚糖的解毒能力。研究表明，该“盗窃”行动数千万年前就已经完成了。

论文通讯作者张友军研究员（中）和第一作者夏吉星副研究员（左）、郭兆将研究员（右）在实验室观察番茄上烟粉虱的实验情况。

水平基因转移也是一个专业的科学概念，是相对于垂直基因转移（亲代传递给子代）而提出的，它打破了亲缘关系的界限，使基因流动的可能变得更为复杂。我们可以这样理解，大自然奥秘无穷，万千物种都想方设法拓展自己的生存空间，“万类霜天竞自由”嘛！通过基因转移获得的新性状可以使物种得以利用新的资源，占据更优的生态位置。烟粉虱就是这样一个幸运儿，通过这种巧妙的进化方式，扩展了自己的“食谱”，手中有粮，心中不慌。

有专家认为，本研究首次利用生物信息学、分子生物学、生物化学、转基因、生物学测定等方法多个层面证明，烟粉虱利用植物自身基因代谢植物产生的有毒次级代谢产物，正如我国战国时期著名思想家韩非子所写的“以子之矛攻子之盾”，是大自然的神奇造化。

但对于损害人类利益的生物“军团”，我们还是要加以遏制的。

张友军团队在论文中提出，干扰烟粉虱BtPMaT1基因，可能是控制这种全球性重大害虫的高效方法。也就是说，想办法让它的“万能解药”失效。实验表明，持续干扰BtPMaT1基因，可以完全控制该害虫的危害。专业人士认为，这项研究将昆虫的功能性水平基因转移研究提升到一个新高度，是多食性昆虫寄主适应性进化机制研究的重大突破。