數(shù)百萬年前，一種名為粉虱的蚜蟲類昆蟲將植物的一部分DNA納入了它們的基因組。一個中國研究團(tuán)隊今天(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的基因來降解植物用來抵御昆蟲的常見毒素，使粉虱能夠安全地以植物為食。

"這似乎是有記錄的第一個將功能基因從植物水平轉(zhuǎn)移到昆蟲中的例子，"共同作者Ted Turlings說，他是瑞士納沙泰爾大學(xué)的化學(xué)生態(tài)學(xué)家和昆蟲學(xué)家。"你無法在任何其他昆蟲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，以無害的形式儲存其有毒化合物，這樣植物就不會毒害自己。中國農(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3500萬年前，白粉蟲竊取了這種防御基因，賦予了昆蟲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BtPMaT1基因，在被粉虱攝取后，病毒就一定在昆蟲內(nèi)部做了一些事情，從而使這個基因整合到了粉虱的基因組中。"Turlings說。"當(dāng)然，這是極不可能發(fā)生的事件，但如果你想想幾百萬年、幾十億個體昆蟲、病毒和植物的時間跨度，偶爾也會發(fā)生這種情況，如果獲得的基因?qū)ハx有好處，那么它將在進(jìn)化上受到青睞，可能會將這一優(yōu)勢傳播下去。"

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

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

"這個設(shè)計中最激動人心的一步是我們的同事對番茄植物進(jìn)行基因操作，使其開始產(chǎn)生這種RNA分子，"Turlings說。"一旦粉虱以番茄為食，并攝取了植物產(chǎn)生的RNA，它們的BtPMaT1基因就會沉默，導(dǎo)致昆蟲100%死亡，但這種基因操作對其他被測試的昆蟲的生存沒有影響。"

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性的病蟲害控制策略，以對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，最主要的是對使用轉(zhuǎn)基因植物的懷疑，"他說，"但在未來，我確實認(rèn)為這是一種非常明確的控制白粉虱的方法，因為現(xiàn)在我們確切地知道背后的機(jī)制，我們有能力應(yīng)對可能出現(xiàn)的白粉虱基因的變化。

關(guān)鍵詞： 蚜蟲 DNA