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        水稻害蟲褐飛虱防治難? 共生菌讓其后代不育

        金鳳 發(fā)布時間:2020-10-29 19:21:00來源: 科技日報

          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(hù)學(xué)院洪曉月教授團(tuán)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(dāng)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(yán)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(tuán)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(xì)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(xì)菌比喻成微生物防治界的“硬通貨”,該細(xì)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(xì)胞質(zhì)不親和,引起后代不育。

          “沃爾巴克氏細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)菌“騰挪”

          不過,實現(xiàn)蟲卵之間的細(xì)菌“騰挪”,要求科研工作者們心細(xì)如絲。洪曉月介紹,團(tuán)隊通過昆蟲胚胎顯微注射技術(shù),先將沃爾巴克氏細(xì)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(xì)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(xì)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’?!焙闀栽抡f,其次,因為導(dǎo)入的細(xì)菌會與原先存在的細(xì)菌群體形成競爭關(guān)系,因此,團(tuán)隊先將影響沃爾巴克氏細(xì)菌wStri株系發(fā)揮作用的細(xì)菌株系消除,再找準(zhǔn)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?!焙闀栽抡f,最終,科研團(tuán)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(dá)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(jìn)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。

        (責(zé)編: 賈春玲)

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