灭虫(作物有了“新铠甲”：我国科学家发现新型高效杀虫蛋白)

在农业生产中，病虫害对农作物生长造成了严重威胁，全球每年因此遭受巨大损失。在过去，人们依赖化学手段进行防治，使用大量杀虫剂，不仅会对土壤、空气、水资源造成污染，还有可能诱发一些害虫产生相应的生物抗性，最后只能被迫加大化学药剂使用量。如何打破这样的恶性循环？生物育种技术给出了答案：利用基因工程技术获得与抗虫性状相关的关键基因，培育抗虫作物品种。

近日，中国农业科学院棉花研究所李付广研究员团队在棉花中发现了一种新型高效杀虫蛋白，具有广谱杀虫效果且绿色无害，若利用其机制制成生物农药，在防控草地贪夜蛾、棉铃虫等农作物重大鳞翅目害虫方面将具有广阔的应用前景。相关研究成果日前发表在国际期刊《自然植物》上。

草地贪夜蛾、棉铃虫、玉米螟、稻纵卷叶螟、小菜蛾等鳞翅目害虫是联合国粮农组织认定的全球重大农业害虫，对棉花、玉米等农业生产构成重大威胁。过去，防治这类鳞翅目害虫的措施主要依赖于使用化学农药和种植转苏云金芽孢杆菌基因的抗虫作物，如抗虫棉。抗虫棉之所以能够“抗虫”，关键在于Bt抗虫基因。Bt基因来源于苏云金芽孢杆菌，该基因能够表达出一种杀虫蛋白。Bt蛋白对鳞翅目、鞘翅目、双翅目等10个目的500多种昆虫均有特异性毒性，而对蜜蜂（膜翅目）、蝉（半翅目）等无感，更不会危害鱼、鸟、动物以及人类。

Bt杀虫蛋白本身没有毒性，和常见蛋白质没有任何区别，只有在特定环境下与特定受体结合才能发挥作用。转有Bt杀虫基因的棉花不需要依靠农药防治棉铃虫，依据的就是这一机理。

但是现在随着昆虫进化，草地贪夜蛾等鳞翅目害虫已经开始对现有防控措施产生了田间抗性，因此急需寻找新型的杀虫蛋白来加强防控。

围绕这一目标，李付广研究员团队开展深入研究，最终在棉花中鉴定到一个天然的新型杀虫蛋白GhJAZ24。实验证明，该蛋白对棉铃虫和草地贪夜蛾均表现出显著的抗虫性。

棉花源新型高效广谱杀虫蛋白的作用机制图

进一步研究显示，该蛋白的杀虫机制与此前常用的抗虫蛋白——苏云金芽孢杆菌蛋白的杀虫机制完全不同，其杀虫谱系甚至可能更广。研究团队随后创制了含有高含量该杀虫蛋白的棉花、玉米、水稻和烟草，均展现出了对草地贪夜蛾、棉铃虫、玉米螟、稻纵卷叶螟、小菜蛾、烟草天蛾、大蜡螟、甜菜夜蛾、二化螟、斜纹夜蛾等在内的鳞翅目害虫的高抗性。但这一天然蛋白只在鳞翅目害虫取食叶片时，在叶片中产生针对性的灭杀效果，在成熟的农作物种子或果实中并不存在，具有绿色安全的特点。

该杀虫蛋白对鳞翅目害虫具有广谱杀虫性，未来可用于创制绿色生物农药，能够有效防控多种类型的鳞翅目害虫，且对环境友好无残留，有望在生产上替代转苏云金芽孢杆菌基因抗虫作物，在全球农业生产中发挥重要作用。（光明网基因科普团队）

科学性审核：默辉娟 中国农业科学院棉花研究所副研究员

来源： 光明网