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水稻害虫褐飞虱防治难?共生菌让其后代不育
2020-10-27 10:40:50    来源:科技日报

  褐飞虱,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肆虐。南京农业大学植物保护学院洪晓月教授团队及其合作者多年研究发现,通过昆虫胚胎显微注射技术,向褐飞虱卵内注入一种共生菌的特殊株系,可以导致褐飞虱的后代不育。这项成果近日在线发表于《当代生物学》杂志。

  褐飞虱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,严重影响作物产量。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。

  首次建立沃尔巴克氏昆虫品系

  论文第一通讯作者洪晓月告诉科技日报记者,团队首次将基于沃尔巴克氏共生菌的昆虫防治技术应用在了褐飞虱的防控上,通过往褐飞虱虫卵体内注入细菌,既能令其后代不育,又能阻断病毒的传播,一箭双雕。

  洪晓月将沃尔巴克氏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。

  “沃尔巴克氏细菌wStri株系在灰飞虱体内的作用明显,可以完全导致灰飞虱后代不育,而褐飞虱又是对亚洲更有威胁的稻飞虱,所以我们尝试向褐飞虱卵内注入沃尔巴克氏细菌wStri株系,效果显著。”洪晓月说,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沃尔巴克氏农业昆虫品系。同时,这也是首次成功用胚胎显微注射的方式在半翅目昆虫中实现沃尔巴克氏细菌转染。

  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表型,导致后代不育,同时能起到显著抑制褐飞虱所传播的水稻齿叶矮缩病毒的传播。

  用绣花功夫实现虫卵之间的细菌“腾挪”

  不过,实现虫卵之间的细菌“腾挪”,要求科研工作者们心细如丝。洪晓月介绍,团队通过昆虫胚胎显微注射技术,先将沃尔巴克氏细菌从灰飞虱的卵中取出,再将其注射到褐飞虱的卵内,可以说是发生在微观世界中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’。”洪晓月说,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,团队先将影响沃尔巴克氏细菌wStri株系发挥作用的细菌株系消除,再找准合适的时机注射。

  “此外,打针的力度、打在卵里的位置也都有讲究。”洪晓月说,最终,科研团队获得了100%稳定的遗传品系。

  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了一个新方向。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越南一带,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。


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