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(qū)頻繁肆虐。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院洪曉月教授團隊及其合作者多年研究發(fā)現(xiàn)，通過昆蟲胚胎顯微注射技術(shù)，向褐飛虱卵內(nèi)注入一種共生菌的特殊株系，可以導(dǎo)致褐飛虱的后代不育。這項成果近日在線發(fā)表于《當代生物學(xué)》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(chǎn)量。長期以來，稻飛虱的防控主要依賴化學(xué)防治，給水稻綠色安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)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(shù)應(yīng)用在了褐飛虱的防控上，通過往褐飛虱蟲卵體內(nèi)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(nèi)具有廣泛易感性，而且還能誘導(dǎo)高強度的細胞質(zhì)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(nèi)的作用明顯，可以完全導(dǎo)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(nèi)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(yīng)用潛力的、穩(wěn)定攜帶人工轉(zhuǎn)染的沃爾巴克氏農(nóng)業(yè)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(xiàn)沃爾巴克氏細菌轉(zhuǎn)染。

研究發(fā)現(xiàn)，在對宿主適合度影響輕微的情況下，新建立的褐飛虱wStri轉(zhuǎn)染品系不僅能夠誘導(dǎo)高強度的細胞質(zhì)不親和表型，導(dǎo)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?qū)崿F(xiàn)蟲卵之間的細菌“騰挪”

不過，實現(xiàn)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(shù)，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(nèi)，可以說是發(fā)生在微觀世界中極為精細的外科手術(shù)。

“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(dǎo)出、導(dǎo)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(dǎo)入的細菌會與原先存在的細菌群體形成競爭關(guān)系，因此，團隊先將影響沃爾巴克氏細菌wStri株系發(fā)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(wěn)定的遺傳品系。

這項研究的應(yīng)用，一改傳統(tǒng)的噴灑殺蟲劑的方式，通過釋放褐飛虱轉(zhuǎn)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(nóng)業(yè)害蟲的防治找到了一個新方向。洪曉月介紹，該褐飛虱轉(zhuǎn)染品系同時表現(xiàn)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(xiàn)場和田間試驗的價值。由于褐飛虱發(fā)生的源頭在越南一帶，未來在應(yīng)用試驗上，可以考慮將釋放褐飛虱的“戰(zhàn)場”前移至越南或是我國境內(nèi)的廣西、云南一帶。

標簽： 水稻害蟲褐飛虱