數(shù)百萬(wàn)年前，一種名為粉虱的蚜蟲(chóng)類昆蟲(chóng)將植物的一部分DNA納入了它們的基因組。一個(gè)中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)今天(2021年3月25日)的《細(xì)胞》雜志上發(fā)表文章，揭示了粉虱利用這種偷來(lái)的基因來(lái)降解植物用來(lái)抵御昆蟲(chóng)的常見(jiàn)毒素，使粉虱能夠安全地以植物為食。

"這似乎是有記錄的第一個(gè)將功能基因從植物水平轉(zhuǎn)移到昆蟲(chóng)中的例子，"共同作者Ted Turlings說(shuō)，他是瑞士納沙泰爾大學(xué)的化學(xué)生態(tài)學(xué)家和昆蟲(chóng)學(xué)家。"你無(wú)法在任何其他昆蟲(chóng)物種中找到這種基因，BtPMaT1，它可以中和植物產(chǎn)生的有毒化合物。"

科學(xué)家認(rèn)為，植物可能在自己的細(xì)胞內(nèi)使用BtPMaT1，以無(wú)害的形式儲(chǔ)存其有毒化合物，這樣植物就不會(huì)毒害自己。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所的Youjun Zhang領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用基因和系統(tǒng)發(fā)育分析相結(jié)合的方法，揭示了大約在3500萬(wàn)年前，白粉蟲(chóng)竊取了這種防御基因，賦予了昆蟲(chóng)為自己解毒這些化合物的能力。

"我們認(rèn)為植物內(nèi)部的一種病毒可能已經(jīng)占據(jù)了這個(gè)BtPMaT1基因，在被粉虱攝取后，病毒就一定在昆蟲(chóng)內(nèi)部做了一些事情，從而使這個(gè)基因整合到了粉虱的基因組中。"Turlings說(shuō)。"當(dāng)然，這是極不可能發(fā)生的事件，但如果你想想幾百萬(wàn)年、幾十億個(gè)體昆蟲(chóng)、病毒和植物的時(shí)間跨度，偶爾也會(huì)發(fā)生這種情況，如果獲得的基因?qū)ハx(chóng)有好處，那么它將在進(jìn)化上受到青睞，可能會(huì)將這一優(yōu)勢(shì)傳播下去。"

白粉蟲(chóng)已經(jīng)成為全球主要的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，能夠攻擊全球至少600種不同的植物。"我們一直在問(wèn)自己的一個(gè)問(wèn)題是，這些昆蟲(chóng)是如何獲得這些令人難以置信的適應(yīng)性來(lái)規(guī)避植物防御的，隨著這一發(fā)現(xiàn)，我們至少揭示了一個(gè)原因，"Turlings說(shuō)。

利用這些知識(shí)，Turlings的中國(guó)同事創(chuàng)造了一種策略來(lái)解除粉虱被盜的超級(jí)能力。他們開(kāi)發(fā)了一種小型RNA分子，可以干擾粉虱的BtPMaT1基因，使粉虱對(duì)植物的有毒化合物易感。

"這個(gè)設(shè)計(jì)中最激動(dòng)人心的一步是我們的同事對(duì)番茄植物進(jìn)行基因操作，使其開(kāi)始產(chǎn)生這種RNA分子，"Turlings說(shuō)。"一旦粉虱以番茄為食，并攝取了植物產(chǎn)生的RNA，它們的BtPMaT1基因就會(huì)沉默，導(dǎo)致昆蟲(chóng)100%死亡，但這種基因操作對(duì)其他被測(cè)試的昆蟲(chóng)的生存沒(méi)有影響。"

隨著集中努力生產(chǎn)能夠沉默白粉虱基因的轉(zhuǎn)基因作物，這可以作為一種有針對(duì)性的病蟲(chóng)害控制策略，以對(duì)抗白粉虱種群造成的農(nóng)業(yè)破壞。

"這種方法肯定還需要克服一些障礙，最主要的是對(duì)使用轉(zhuǎn)基因植物的懷疑，"他說(shuō)，"但在未來(lái)，我確實(shí)認(rèn)為這是一種非常明確的控制白粉虱的方法，因?yàn)楝F(xiàn)在我們確切地知道背后的機(jī)制，我們有能力應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的白粉虱基因的變化。

關(guān)鍵詞： 蚜蟲(chóng) DNA