国产三区极品色色视频,精品一区二区在线免费观看,青青草国际成人免费自拍视频,国产一区二区三区高清视频在线观看

登錄   /   注冊(cè)

“以子之矛,攻子之盾”竟發(fā)生在自然界中

   日期:2021-03-31     來(lái)源:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院    瀏覽:382    
核心提示:大自然,真是太神奇了! 作為一名農(nóng)業(yè)科技戰(zhàn)線的老兵,中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉所所長(zhǎng)張友軍每當(dāng)有一些重大發(fā)現(xiàn),都會(huì)發(fā)出這樣的感慨
        “大自然,真是太神奇了!”

        作為一名農(nóng)業(yè)科技戰(zhàn)線的“老兵”,中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉所所長(zhǎng)張友軍每當(dāng)有一些重大發(fā)現(xiàn),都會(huì)發(fā)出這樣的感慨。眼下這個(gè)最新發(fā)現(xiàn)就讓他再次驚呼“神奇”——

        在植物和昆蟲(chóng)長(zhǎng)達(dá)億萬(wàn)年的戰(zhàn)爭(zhēng)之中,雙方隨著物種演化,都早已擁有屬于自己的生存哲學(xué):昆蟲(chóng)以植物為食,繁衍后代;植物也不會(huì)坐以待斃,每每有昆蟲(chóng)來(lái)犯,便產(chǎn)生大量毒素,以此作為防御之“盾”。不過(guò),這種“戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期”才產(chǎn)出的生化盾牌,到了“和平時(shí)期”便需集中銷(xiāo)毀,否則就會(huì)反噬自身機(jī)體。負(fù)責(zé)銷(xiāo)毀的,是一個(gè)名為酚糖丙二酰基轉(zhuǎn)移酶的基因,此為殺敵之“矛”。一“盾”一“矛”之間,砌筑起植物帝國(guó)的護(hù)城堡壘。

        相應(yīng)地,在漫長(zhǎng)的物種戰(zhàn)爭(zhēng)中,狡猾的昆蟲(chóng)也漸漸練就破壞植物盾牌的本領(lǐng),找到了攻城計(jì)策。一個(gè)名為煙粉虱的昆蟲(chóng),便將植物身上的殺敵之“矛”偷來(lái),用來(lái)攻擊植物的生化“盾”,因此每每攻城略地,無(wú)往而不利。

農(nóng)業(yè)科普
 
        “這不就是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期古人所說(shuō)的‘以子之矛,攻子之盾’?”張友軍和團(tuán)隊(duì)成員發(fā)現(xiàn)這一神奇現(xiàn)象后異常興奮。他說(shuō),那個(gè)叫煙粉虱的昆蟲(chóng),正是通過(guò)竊取植物的酚糖丙二?;D(zhuǎn)移酶基因,才有廣泛寄主適應(yīng)性,在植物昆蟲(chóng)大戰(zhàn)中所向披靡,能夠侵害超過(guò)600種植物。

        這是張友軍團(tuán)隊(duì)用了將近20年的時(shí)間追蹤研究的結(jié)果之一。3月25日,國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表了這一發(fā)現(xiàn),這也是我國(guó)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)研究領(lǐng)域在該期刊上的首篇論文,意義之重大可見(jiàn)一斑。

        “超級(jí)害蟲(chóng)”

        “這一發(fā)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活有什么用?”在接受采訪時(shí),張友軍說(shuō),該發(fā)現(xiàn)可為新型植物源殺蟲(chóng)劑的開(kāi)發(fā)提供依據(jù),即為煙粉虱的田間精準(zhǔn)綠色防控技術(shù)研發(fā)提供全新思路。

        這一切還要從煙粉虱是誰(shuí)說(shuō)起。

        100多年前,煙粉虱最早在希臘的煙草上被發(fā)現(xiàn),故而得名。這個(gè)比芝麻粒還小,看上去既不兇神惡煞,又非丑陋不堪的小飛蟲(chóng),作為外來(lái)入侵物種,被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織認(rèn)定為世界第二大害蟲(chóng),也是該組織認(rèn)定的迄今唯一“超級(jí)害蟲(chóng)”。

        “煙粉虱的危險(xiǎn)性,甚至超過(guò)了第一大農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)棉鈴蟲(chóng)。”張友軍說(shuō),它不僅通過(guò)刺吸寄主植物韌皮部汁液對(duì)其造成直接傷害,還能分泌蜜露誘發(fā)植物真菌病危害植物。更重要的是,作為病毒的超級(jí)載體,煙粉虱能夠傳播極具破壞性的植物病毒病,每年造成數(shù)十億美元的經(jīng)濟(jì)損失。

        以我國(guó)為例,自上世紀(jì)90年代中后期,煙粉虱陸續(xù)在全國(guó)范圍內(nèi)發(fā)生危害,其中對(duì)蔬菜、棉花等作物生產(chǎn)危害最為嚴(yán)重。2009年,僅煙粉虱傳播的番茄黃化曲葉病,就給我國(guó)番茄產(chǎn)業(yè)造成了100多億元的損失。在北京,煙粉虱對(duì)黃瓜、番茄、茄子、甜瓜和西葫蘆的危害損失,嚴(yán)重時(shí)可達(dá)七成以上。

        “它幾乎什么都能吃,超過(guò)600余種植物都是它的‘盤(pán)中餐’,而且適應(yīng)性極強(qiáng),很容易暴發(fā)成災(zāi)。”張友軍說(shuō)。

        100多年來(lái),人們對(duì)煙粉虱的治理主要依靠農(nóng)藥,但至今沒(méi)有辦法根治它。更令人頭疼的是,面對(duì)這些化學(xué)防治,煙粉虱這個(gè)狡猾的家伙,進(jìn)化出了“抗藥性”,目前已經(jīng)顯示出對(duì)超過(guò)50種殺蟲(chóng)劑有效成分的抗性。

        究其原因,還是一些最基本的認(rèn)識(shí)問(wèn)題沒(méi)能解決——人們始終不明白煙粉虱為什么能有如此廣泛的寄主適應(yīng)性,為什么又禁而不絕?

        張友軍說(shuō),有的昆蟲(chóng)只取食一種植物,如褐飛虱只吃水稻,屬于單食性;有的能吃一科內(nèi)或近緣科的多種植物,如小菜蛾只取食十字花科蔬菜作物,叫做寡食性;還有的能吃多種不同科的植物,如煙粉虱等,叫做多食性昆蟲(chóng)。

        “為什么昆蟲(chóng)吃的植物不一樣,多食性害蟲(chóng)適應(yīng)能力強(qiáng),如何防治?”張友軍說(shuō),食性顯然與害蟲(chóng)的種群暴發(fā)危害密切相關(guān)。1999年,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)探索昆蟲(chóng)的食性之謎;兩年后,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將研究力量集中在了煙粉虱的寄主適應(yīng)性及其暴發(fā)成災(zāi)的機(jī)制上。

        如今,這個(gè)秘密被揭開(kāi)了——跨物種“偷盜”。

        跨物種“偷盜”

        所謂跨物種“偷盜”,就是煙粉虱“偷”了植物里的“矛”,變成自己用來(lái)攻擊植物的“利器”,讓植物帝國(guó)無(wú)法防御。

        2013年,張友軍團(tuán)隊(duì)第一次完成煙粉虱的全基因測(cè)序,煙粉虱體內(nèi)基因,隨之暴露在人類面前。

        這時(shí),研究團(tuán)隊(duì)驚奇地發(fā)現(xiàn),煙粉虱體中存在一個(gè)明顯來(lái)自植物的基因——酚糖丙二酰基轉(zhuǎn)移酶基因。據(jù)此次成果論文第一作者、中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉所植物保護(hù)研究室副主任郭兆將介紹,這個(gè)基因,正是后來(lái)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的植物里的“矛”。

        “這種只在植物和少量真菌微生物體內(nèi)才出現(xiàn)的基因,怎么會(huì)出現(xiàn)在煙粉虱的‘肚子’里?”郭兆將說(shuō)。

        科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),這種酶主要在煙粉虱的中腸中,仍有植物中該基因的活性,具備代謝酚糖的能力。換句話說(shuō),這個(gè)轉(zhuǎn)移到了煙粉虱身體里的基因,不但一代代遺傳了下來(lái),而且能發(fā)揮重要作用——用來(lái)攻破植物保護(hù)自己的“盾”。

        就這樣,煙粉虱完成了一次成功的“偷盜”,把植物的“矛”,變成了自己的“矛”。這一過(guò)程被稱作水平基因轉(zhuǎn)移,是相對(duì)于垂直基因轉(zhuǎn)移——親代傳遞給子代而言的,它打破了親緣關(guān)系的界限,讓基因流動(dòng)的可能變得更為復(fù)雜。

        “這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓團(tuán)隊(duì)里很多年輕人都很興奮。”論文共同第一作者、中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉所博士后夏吉星說(shuō),中國(guó)人流傳至今的“自相矛盾”寓言,沒(méi)承想在昆蟲(chóng)和植物的戰(zhàn)爭(zhēng)中出現(xiàn)了。

        這也是現(xiàn)代生物學(xué)誕生100多年來(lái),人類首次研究證實(shí)跨物種之間——植物和動(dòng)物之間存在功能性基因水平轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

        論文共同通訊作者、瑞士納沙泰爾大學(xué)化學(xué)生態(tài)學(xué)家和昆蟲(chóng)學(xué)家Ted Turlings說(shuō):“這項(xiàng)研究在國(guó)際上首次提供了植物基因水平轉(zhuǎn)移至昆蟲(chóng)中的功能性證據(jù),這種能夠代謝植物防御性毒素的基因——酚糖丙二?;D(zhuǎn)移酶僅存在于煙粉虱中。”

        不過(guò),原本屬于植物的“矛”,究竟是怎樣被煙粉虱得到的,研究人員還沒(méi)有確切發(fā)現(xiàn)。

        他們推測(cè),這次“偷盜”行為,可能是煙粉虱所攜帶的植物病毒,在煙粉虱和植物之間反復(fù)傳播的過(guò)程中發(fā)生的。發(fā)生的時(shí)間可能是在3500萬(wàn)~8600萬(wàn)年前,具體過(guò)程有待進(jìn)一步研究。

        遏制“超級(jí)力量”

        研究到此并未結(jié)束。找到了煙粉虱在植物世界“橫行霸道”的原因,科研人員還要想辦法攻克它。

        據(jù)論文共同第一作者、中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉所博士后楊澤眾介紹,研究團(tuán)隊(duì)制定了一種策略,來(lái)破解煙粉虱竊取的“超級(jí)力量”,即利用RNA干擾煙粉虱的酚糖丙二?;D(zhuǎn)移酶基因,讓它對(duì)這種植物有毒化合物敏感。

        循著這個(gè)思路,研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了表達(dá)該發(fā)夾RNA的轉(zhuǎn)基因番茄品系。

        結(jié)果顯示,在沒(méi)有農(nóng)藥作用下,取食野生番茄7天后,煙粉虱死亡率為15.48%;而取食轉(zhuǎn)基因番茄7天后,煙粉虱死亡率為93.35%。

        “這些數(shù)據(jù)說(shuō)明,轉(zhuǎn)基因番茄品系能夠有效控制煙粉虱。”楊澤眾說(shuō)。這意味著,將來(lái)一些植物或許再也不用通過(guò)打農(nóng)藥來(lái)防治煙粉虱,利用RNA干擾做成一些轉(zhuǎn)基因植物,或可一勞永逸。

        當(dāng)然,采用這種方法還需要克服一些障礙,比如,人們對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的憂慮。

        “這種可以應(yīng)對(duì)煙粉虱的轉(zhuǎn)基因植物,對(duì)人體會(huì)不會(huì)有害?”張友軍也會(huì)被問(wèn)到這樣的話。他的解釋是:這個(gè)基因是植物來(lái)源的基因,植物本身就有——從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),它完全是天然的、安全的。

        “因?yàn)槲覀兂缘姆岩约捌渌参锢锒加羞@個(gè)基因,我們只是把煙粉虱‘偷’來(lái)的這個(gè)植物源基因,又在植物里面給表達(dá)了,所以沒(méi)有任何安全性的問(wèn)題。”張友軍說(shuō)。

        “我確信這個(gè)故事包含實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新內(nèi)容,并且該論文將對(duì)生態(tài)學(xué)家、進(jìn)化生物學(xué)家、植物化學(xué)家和從事害蟲(chóng)防治的工作人們引起極大的興趣。”《細(xì)胞》雜志審稿人Roy Kirsch給出這一評(píng)價(jià)。他還補(bǔ)充道,該研究涵蓋從植物代謝譜到昆蟲(chóng)的比較基因組以及兩者之間的所有內(nèi)容,從不同角度深入研究解決問(wèn)題。

        這一重大發(fā)現(xiàn)的背后,是張友軍團(tuán)隊(duì)20年的堅(jiān)守。

        從2001年起,張友軍便開(kāi)始探索煙粉虱寄主適應(yīng)性機(jī)制。他告訴記者,整個(gè)科研團(tuán)隊(duì)也曾遭遇“經(jīng)費(fèi)不足”“學(xué)科偏冷”等問(wèn)題,但最終都挺了過(guò)來(lái)。

        20年來(lái),團(tuán)隊(duì)里有的成員轉(zhuǎn)行從事了其他工作,但當(dāng)年留下來(lái)的那一批碩士、博士,到今天,很多已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)相關(guān)科研院所的教授、副教授。

        “這一重大成果既是團(tuán)隊(duì)成員20年磨一劍的回報(bào),也是基因技術(shù)發(fā)展和時(shí)代發(fā)展給予的機(jī)遇。”張友軍說(shuō)。 
農(nóng)先鋒網(wǎng)聲明:凡資訊來(lái)源注明為其他媒體來(lái)源的信息,均為轉(zhuǎn)載自其他媒體,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn),也不代表本網(wǎng)站對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。您若對(duì)該文章內(nèi)容有任何疑問(wèn)或質(zhì)疑,請(qǐng)立即與網(wǎng)站(pinndy.cn)聯(lián)系,本網(wǎng)站將迅速給您回應(yīng)并做處理。
聯(lián)系郵箱:3267146135@qq.com
 
標(biāo)簽: 農(nóng)業(yè)科普
 
更多>同類行業(yè)資訊

推薦圖文
推薦行業(yè)資訊
點(diǎn)擊排行