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深圳科学家成功破译入侵物种“草地贪夜蛾”基因密码

2019-06-24

科研人员正在观察草地贪夜蛾幼虫。深圳商报记者 张妍 邢浩 摄


原标题:深圳破译草地贪夜蛾基因密码

“粮食杀手”草地贪夜蛾入侵我国后迅速蔓延,中国农科院深圳基因组研究所助力国家防控攻坚战

深圳商报2019年06月17日讯 今年初,起源于美洲的草地贪夜蛾入侵我国,并在短短5个月蔓延到18省区,专家估计将在7月扩散到华北、东北地区,防控形势严峻。

今日,一份由中国农科院深圳基因组研究所(下称“基因组所”)牵头完成的关于草地贪夜蛾入侵来源及生物型的研究成果报告在线发表在核心期刊《植物保护》上。另外,该所还与中国农科院植物保护研究所、全国农业技术推广服务中心、英国兰卡斯特大学及未来组生物科技有限公司合作完成了国内首份草地贪夜蛾基因组测序,该研究对于草地贪夜蛾风险评估、精准监测和科学防控具有重要指导意义。

基因组所相关负责人表示,草地贪夜蛾的防控攻坚战仍在持续,该所将利用基因组学技术,持续监测各地发现的草地贪夜蛾,以便随时掌握种群变化。在未来,他们还将尝试通过基于基因编辑技术的防控手段发展新的草地贪夜蛾防控技术。

“打不死的小强”

在基因组所养虫室,记者见到了草地贪夜蛾的真身,身长不过三四厘米、通体灰黑的草地贪夜蛾看似不起眼,却是名副其实的“粮食杀手”。2017年被列入“世界十大植物害虫”,2018年被联合国粮农组织列入全球预警重大迁飞性害虫。多年从事农业昆虫研究的该所研究员萧玉涛表示,这是一种罕见的害虫,并以4个“特别”来形容它。

草地贪夜蛾2016年首次出现在非洲大陆,实现了西半球到东半球的入侵。2018年,扩散至亚洲大陆。

“国内植保专家对它知之甚少,并不清楚如何防控。”萧玉涛说,正常浓度传统农药几乎杀不死它,即使使用高浓度传统农药,它的死亡率也达不到预期。

除了特别难防治外,草地贪夜蛾还特别能吃。“常见的玉米螟、棉铃虫只在玉米的部分生长周期啃食穗或钻蛀茎秆。而草地贪夜蛾从苗期到穗期都能危害玉米,根秆茎穗都是它的‘口粮’。”萧玉涛表示,因此它登陆非洲时造成玉米田平均减产30%到70%。

第三是特别能生,草地贪夜蛾一代存活30天左右,雌蛾却能产下1000到2000粒卵,假设都孵化成蛾,两个月后1只就变成100万只,三个月后就可达10亿只。这种惊人的繁殖力比常见害虫强2到5倍。

关键是它还特别能飞。研究发现,草地贪夜蛾夜间“好风凭借力”,能飞行100到500公里,如果温度和风向均宜最远能达千余公里。这也是草地贪夜蛾能在短时间内影响我国多省区的原因。

入侵种群是杂交后代

尽管草地贪夜蛾1月才入侵我国,但科研人员从2018年便开始关注它。

2018年8月,基因组所与英国兰卡斯特大学合作开展草地贪夜蛾基因组测序工作。“我们获得了在室内养殖多年的种群,本身纯度已很高,同时我们又花了8个月时间,让它纯化了8代,再利用两个月时间完成测序和分析。”科研人员告诉记者,在植保所与全国农技推广中心的帮助下,他们还对我国13省(市、自治区)131个县市的318份草地贪夜蛾样品进行群体生物型分子特征鉴定,厘清了入侵中国的草地贪夜蛾的来源和具体生物型分子特征。

科研人员表示,草地贪夜蛾在美洲分为“玉米型”与“水稻型”两种,顾名思义一种喜欢吃玉米,一种喜欢吃水稻。入侵我国的草地贪夜蛾被认为是“玉米型”,但随后人们发现它主要以玉米、甘蔗和高粱为食,还偶尔啃食水稻、花生和蔬菜,据报道食谱上的“食物”多达300多种。为什么它入侵我国后口味如此多元化?

基因组所基于线粒体CO I基因进行分子标记,分析显示入侵我国的草地贪夜蛾存在两种基因型,是一个杂交后代演化而来的群体,种群保留了大量“玉米型”背景基因组,但也有少量“水稻型”基因。因此,这个种群理论上有可能进化出“水稻型”。萧玉涛表示,这就提示下一步防控要密切关注水稻作物。“我国是全世界最大的水稻种植国,水稻种植面积超过4亿亩,如果入侵种群进化出‘水稻型’,那么危害将更大。”

科研人员通过对比,找到了入侵我国的草地贪夜蛾的“老巢”。科研人员对收集到样品的线粒体CO I序列特征进行比对,发现与美国佛罗里达州种群以及非洲样品有很强的一致性。而且基于核基因组Tpi基因分析表明,所有样品单倍型特点均为“玉米型”,由此推断入侵我国的草地贪夜蛾群体是来源于美国佛罗里达州的地理种群。(记者 张妍 通讯员 赵华

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