作者:李晨 许天颖 来源:中国科学报 发布时间:2020/10/12 15:30:04
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南京农大在应用共生菌防控稻飞虱机理上取得新突破
科学家“直捣黄龙”治褐飞虱防水稻病

 

 应用沃尔巴克共生细菌防治褐飞虱示意图     南京农大供图

说到农作物治虫,常见的办法是喷药或培育新的抗虫品种。不过现在,科学家们突破了传统方法,通过深入敌后、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教授洪晓月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。《当代生物学》在线发表了这一成果。

微生物防治界的“硬通货”

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《中国科学报》,他们首次将基于内共生菌沃尔巴克氏体(Wolbachia)的昆虫防治技术顺利应用在了褐飞虱的防控上。往褐飞虱虫卵体内注入沃尔巴克氏体细菌,既能令其后代不育,又能阻断病毒传播,一箭双雕。

洪晓月将沃尔巴克氏体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沃尔巴克氏体农业昆虫品系。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沃尔巴克氏体细菌转染。

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,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。

微观世界的外科手术

洪晓月介绍,通过昆虫胚胎显微注射技术,将灰飞虱感染的wStri沃尔巴克氏体株系转入到新宿主褐飞虱体内,并得到100%稳定的遗传品系,是这项工作中的难点。

通俗地讲,就是先将沃尔巴克氏体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”。

论文第一作者龚君淘介绍,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。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广西、云南一带。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.033

 
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