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云南农大发现“幺蛾子”命门

2020年11月26日 15:32:38 来源: 昆明日报

草地贪夜蛾在云南省潜在适生区分布情况。云南农大供图

  10月27日,一篇关于草地贪夜蛾耐药基因组的研究成果论文在线发表于细胞生物学权威期刊《蛋白质与细胞》上。这是迄今为止,世界上对草地贪夜蛾最为全面也是质量最高的基因组研究。

  值得关注的是,这个世界领先的研究成果,出自云南农业大学盛军教授团队。“说得直白一点,找到了它的耐药基因组,我们也可以逆向找到它的致命基因、短板,对我们寻求治虫‘武器’会有很大帮助。”盛军说。不仅如此,这份研究成果还能为其他重大生物灾害防控提供借鉴和参考,对提升我国外来物种入侵的防范和应对能力,降低外来入侵物种对中国农业生物多样性的威胁,确保国家生物安全具有重要意义。

  云南120余个县受危害

  “这就是个‘幺蛾子’,一点不错。”桂富荣从一个长得与冰柜类似的恒温恒湿实验箱中拿出一个培养皿。培养皿中放着的新鲜玉米嫩叶上,是草地贪夜蛾的卵块。

  作为盛军教授团队中的一员,经过一年多的研究,从事外来入侵物种研究的桂富荣对这种来自美洲热带和亚热带地区的“外来客”已经非常熟悉。

  “这种‘幺蛾子’特别能飞,每晚可飞行100公里,它们还擅长群体作战,很快能啃光一整片玉米地,啃完后列队迁移到下一片地,外号‘行军虫’。它们的繁殖速度还特别快,雌蛾一生可多次交配产卵,一般产卵700-900粒,在温暖的条件下,可产6-10块卵,每块100-200粒卵,最多可产卵1500-2000粒。”桂富荣说。

  在恒温恒湿实验箱中,除了草地贪夜蛾的卵块,还有它的幼虫、蛹和成虫(蛾子)。

  尽管外观与一般的飞蛾区别不大,但这种“幺蛾子”将给云南乃至全中国的农业带来严重影响。

  2019年1月,云南省植保植检站报告,在普洱市江城县发现疑似草地贪夜蛾幼虫危害。不到2个月时间,包括普洱在内的云南3市(州)11县(市)发现草地贪夜蛾在冬玉米田发生危害。不完全统计显示,自首次发现草地贪夜蛾以来,这种“幺蛾子”已经对云南120多个县造成了危害。“早在去年1月,盛军教授就注意到了草地贪夜蛾可能会对云南造成的危害。5月份,我们确定了研究课题,开始对草地贪夜蛾进行研究,我们到玉溪元江采回样虫进行室内培育研究。”桂富荣介绍。

  “幺蛾子”食谱非常广泛

  “草地贪夜蛾分两类,一类是玉米型,一类是水稻型,入侵云南的这种是玉米型。”盛军介绍。

  通过一段时间的生物学特性研究,盛军团队发现,草地贪夜蛾从玉米的苗期一直到穗期都有危害,以在新叶中和果穗上钻蛀为害,严重威胁玉米的产量和质量。在美国佛罗里达州,草地贪夜蛾造成玉米减产20%;在拉丁美洲的洪都拉斯,其造成玉米减产达到40%。

  但除了玉米,“幺蛾子”爱吃的还有很多。桂富荣介绍,草地贪夜蛾寄主范围广,除玉米外,寄主还有甘蔗、小麦、马铃薯、高粱、生姜等,在室内条件下,3龄以后尤其是6龄幼虫也能吃烟草叶片。

  关键的是,它们的食谱非常广泛,有苜蓿、大麦、荞麦、棉花、燕麦、粟、花生、黑麦草、甜菜、苏丹草、大豆、番茄、洋葱、小麦等70多科350余种植物。可以说,潜在威胁巨大。

  盛军团队发现,草地贪夜蛾一旦在云南“兴风作浪”,将会带来巨大的经济损失。根据云南省统计年鉴中2017年主要农作物面积和产量数据,盛军团队运用市场价格法初步建立草地贪夜蛾危害损失模型,对草地贪夜蛾入侵云南后可能造成的经济损失进行了预测。研究成果显示,草地贪夜蛾在云南的适生区范围广泛,其高适生区面积达17.85万平方公里,约占云南省国土面积的50%,在玉米、烤烟、薯类和甘蔗4类主要农作物10%发生面积水平上可能对云南农业造成的经济损失高达上亿元人民币。

  借助基因手段治理“幺蛾子”

  光是了解“幺蛾子”的生物习性,并不足以找到治理“幺蛾子”的对策。

  事实上,在过去的一百多年间,人类也尝试过用农药来治理草地贪夜蛾虫患,但草地贪夜蛾的抗药性,以及农药带来的环境污染成了治理草地贪夜蛾虫患的难点。

  2019年,盛军团队与华大基因联手,对“幺蛾子”展开了基因测序研究。研究人员对云南的两只草地贪夜蛾成虫个体进行大片段基因组DNA提取、建库、测序和组装,这是全球首次完成草地贪夜蛾染色体级别的基因组组装,为草地贪夜蛾防治提供了新的途径。通过多组学技术的整合,该团队完成了草地贪夜蛾染色体水平基因组的测序分析,成功破译草地贪夜蛾的耐药基因,为深入研究草地贪夜蛾——这一联合国粮农组织全球预警的重大农业害虫的入侵扩散机理和制定有效防控策略奠定了坚实基础。同时,研究人员也在云南发现了草地贪夜蛾的两种天敌,它们对草地贪夜蛾等鳞翅目害虫有自然控制作用。在获得染色体水平基因组的基础上,研究人员进一步测定了23种农药处理后的草地贪夜蛾转录组水平差异,发现不同农药处理后的草地贪夜蛾转录组谱产生了不同的变化,几个与解毒相关的基因,对农药处理产生了特异性反应。该研究结果有助于更有效地理解草地贪夜蛾对农药的抗性水平,为制定有效的防控措施提供依据。(记者 李双双) 

[责任编辑: 徐华陵 ]
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