很難控制水稻害蟲褐飛虱，共生細(xì)菌使它們的后代不育
褐飛虱（Brown planthopper，BPH）是亞洲最重要的水稻害蟲，在我國長江流域及其南部地區(qū)頻繁發(fā)生。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院洪曉月教授和他的合作者多年來發(fā)現(xiàn)，通過微量注射昆蟲胚胎的方法，將特殊的共生菌菌株注入褐飛虱（BPH）的卵中，會導(dǎo)致褐飛虱后代不育。這項(xiàng)研究結(jié)果最近發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》雜志的網(wǎng)絡(luò)版上。
褐飛虱不僅能直接危害水稻植株，造成植株倒伏，而且能傳播水稻病毒病，造成間接危害，嚴(yán)重影響農(nóng)作物產(chǎn)量。長期以來，稻飛虱的防治主要依靠化學(xué)防治，給水稻的綠色生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力。
論文第一通訊作者洪曉月告訴科技日報(bào)記者，研究小組首次將基于沃爾巴克氏菌共生的昆蟲防治技術(shù)應(yīng)用于褐飛虱的防治。通過向褐飛虱的卵中注射細(xì)菌，不僅可以使其后代不育，還能阻斷病毒的傳播，一舉兩得。
洪曉月把沃爾巴克氏菌比作微生物防治領(lǐng)域的“硬通貨”。研究表明，該菌不僅對昆蟲有廣泛的敏感性，而且能誘導(dǎo)高強(qiáng)度的細(xì)胞質(zhì)不親和性，導(dǎo)致后代不育。
“Wolbachia WSRI株在褐飛虱體內(nèi)起著明顯的作用，完全可以造成褐飛虱后代的不育性，而褐飛虱在亞洲是威脅較大的稻飛虱。因此，我們嘗試將Wolbachia WSRI菌株注入褐飛虱的卵中，效果顯著，”洪曉月說，首次成功建立了具有應(yīng)用潛力和穩(wěn)定攜帶人工轉(zhuǎn)染的沃爾巴赫農(nóng)業(yè)昆蟲菌株。同時(shí)，利用胚胎微注射技術(shù)成功地將Wolbachia基因轉(zhuǎn)染到半翅目昆蟲中。
結(jié)果表明，新建立的菌株不僅能誘導(dǎo)高強(qiáng)度的細(xì)胞質(zhì)不親和表型，而且能顯著抑制褐飛虱（BPH）傳播的水稻齒狀葉矮病毒（rdsv）的傳播。
然而，這需要研究者們小心。洪曉月介紹說，通過昆蟲胚胎顯微注射技術(shù)，研究小組首先從灰飛虱卵中去除沃爾巴克氏菌，然后將其注射到棕色飛虱的卵中，可以說是微觀世界中非常精細(xì)的外科手術(shù)。
“首先，雞蛋太小了，肉眼幾乎看不見。褐飛虱卵長約1mm，寬約0.2mm，褐飛虱卵較小。細(xì)菌輸出和導(dǎo)入的過程要求實(shí)驗(yàn)者具備“繡花”的本領(lǐng)洪曉月說，二是由于引入的細(xì)菌會與原菌群形成競爭關(guān)系，團(tuán)隊(duì)首先淘汰了影響沃爾巴克氏菌WSRI菌株功能的菌株，然后找到合適的注射時(shí)間。
洪說：“此外，注射的強(qiáng)度和在卵中的位置也很特殊。”最后，研究小組獲得了100%穩(wěn)定的遺傳系。
本研究的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的殺蟲劑噴灑方式。因此，通過尋找新的不育系或不育系來控制轉(zhuǎn)基因后代，從而達(dá)到控制褐飛虱種群的目的。洪曉月介紹，轉(zhuǎn)基因株BPH同時(shí)表現(xiàn)出群體抑制和群體替代策略所需的特性，具有進(jìn)一步田間和半田間試驗(yàn)的價(jià)值。由于BPH發(fā)生的源頭在越南，未來BPH釋放的“戰(zhàn)場”可以轉(zhuǎn)移到越南或中國的廣西和云南。
