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本報(bào)北京3月16日電（記者楊舒）人們通常認(rèn)為，動(dòng)植物的基因由母代向子代“垂直”遺傳。然而，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在自然界，一些昆蟲(chóng)能以病毒或其他微生物為媒介，獲取植物的基因?yàn)榧核茫⒁淮鷮⑵湓诨蚪M內(nèi)保留下去，這一現(xiàn)象叫水平基因轉(zhuǎn)移。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所研究員張友軍團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在國(guó)際上首次證實(shí)，同一種植物基因進(jìn)入不同的近緣昆蟲(chóng)體內(nèi)，會(huì)發(fā)生相應(yīng)的功能“個(gè)性化”改造。該發(fā)現(xiàn)為生物界近緣物種的演化機(jī)制提供了全新視角，也為開(kāi)發(fā)高效安全綠色的害蟲(chóng)防控新策略奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文近日發(fā)表于《先進(jìn)科學(xué)》。

類(lèi)甜蛋白基因本是一些植物體內(nèi)對(duì)抗植物病原真菌的重要“武器”，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)基因技術(shù)，在兩種親緣關(guān)系相近的全球性害蟲(chóng)——溫室白粉虱和煙粉虱的基因組內(nèi)發(fā)現(xiàn)其蹤跡。這個(gè)來(lái)自植物的基因與昆蟲(chóng)自身基因毫無(wú)親緣關(guān)系，正是水平基因轉(zhuǎn)移的結(jié)果。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在溫室白粉虱體內(nèi)，類(lèi)甜蛋白基因保留并優(yōu)化了其“老本行”功能——抗病原真菌。當(dāng)昆蟲(chóng)病原真菌侵襲溫室白粉虱時(shí)，該植物基因編碼的蛋白能有效抑制真菌合成細(xì)胞壁，保護(hù)溫室白粉虱。

在煙粉虱體內(nèi)，類(lèi)甜蛋白基因的功能則被顛覆性改造。該植物基因負(fù)責(zé)為煙粉虱編碼存在于唾液腺的新型效應(yīng)蛋白——當(dāng)煙粉虱刺吸取食植物汁液時(shí)，這種蛋白可以通過(guò)唾液進(jìn)入植物體內(nèi)，精準(zhǔn)抑制植物的茉莉酸信號(hào)通路。茉莉酸是植物抵抗蟲(chóng)害的核心“警報(bào)系統(tǒng)”，在該植物基因的幫助下，煙粉虱可順利瓦解植物的抗蟲(chóng)防線。

為何同一基因在兩種近緣害蟲(chóng)中演化出不同功能？研究團(tuán)隊(duì)介紹，從進(jìn)化角度推測(cè)，溫室白粉虱主要分布于溫帶地區(qū)，高濕度環(huán)境使其更易遭遇真菌感染，因此，強(qiáng)化抗真菌能力對(duì)它更為重要；而煙粉虱作為入侵物種，需快速適應(yīng)不同的植物，進(jìn)化出能抑制植物茉莉酸通路的功能，可幫助其突破植物防御，實(shí)現(xiàn)全球擴(kuò)張。這種差異反映了害蟲(chóng)對(duì)環(huán)境壓力的“解題策略”。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，物種進(jìn)化依賴(lài)隨機(jī)突變與自然選擇的漫長(zhǎng)積累。本次研究發(fā)現(xiàn)表明，基因的水平轉(zhuǎn)移可能在短時(shí)間內(nèi)為物種提供新的適應(yīng)能力，加速了物種分化的進(jìn)程。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所研究員郭兆將認(rèn)為，這也顛覆了人們對(duì)植食性昆蟲(chóng)的認(rèn)知——“過(guò)去認(rèn)為，害蟲(chóng)只是被動(dòng)適應(yīng)植物防御，實(shí)際上在自然界的進(jìn)化中，它們能主動(dòng)‘劫持’宿主基因，并改造成為自己的‘武器’。”

這一發(fā)現(xiàn)也啟發(fā)出新的害蟲(chóng)防控思路，即利用RNA干擾技術(shù)創(chuàng)制綠色環(huán)保的生物制劑，讓類(lèi)甜蛋白基因在昆蟲(chóng)體內(nèi)的表達(dá)“沉默化”，從而有效削弱害蟲(chóng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。

光明日?qǐng)?bào)原文鏈接：https://app2.gmdaily.cn/as/opened/n/b85c15b015c7459c9bc7049abea931d1