褐飛虱，亞洲最主要的水稻害蟲，常年在我國(guó)長(zhǎng)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(duì)及其合作者多年研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)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(xiàng)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(zhǎng)期以來(lái)，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(lái)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?qǐng)?bào)記者，團(tuán)隊(duì)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(guò)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(qiáng)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(duì)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(shuō)，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(shí)，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(shí)現(xiàn)沃爾巴克氏細(xì)菌轉(zhuǎn)染。

研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)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(qiáng)度的細(xì)胞質(zhì)不親和表型，導(dǎo)致后代不育，同時(shí)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(guò)，實(shí)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(duì)通過(guò)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(shuō)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(lái)。褐飛虱的蟲卵長(zhǎng)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(guò)程，要求實(shí)驗(yàn)人員具有眼明手巧的‘繡花功夫’。”洪曉月說(shuō)，其次，因?yàn)閷?dǎo)入的細(xì)菌會(huì)與原先存在的細(xì)菌群體形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，因此，團(tuán)隊(duì)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(shí)機(jī)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(shuō)，最終，科研團(tuán)隊(duì)獲得了100%穩(wěn)定的遺傳品系。

       這項(xiàng)研究的應(yīng)用，一改傳統(tǒng)的噴灑殺蟲劑的方式，通過(guò)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(gè)新方向。洪曉月介紹，該褐飛虱轉(zhuǎn)染品系同時(shí)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(chǎng)和田間試驗(yàn)的價(jià)值。由于褐飛虱發(fā)生的源頭在越南一帶，未來(lái)在應(yīng)用試驗(yàn)上，可以考慮將釋放褐飛虱的“戰(zhàn)場(chǎng)”前移至越南或是我國(guó)境內(nèi)的廣西、云南一帶。