新格局可消灭污染寨卡病毒蚊虫,农业和林业害

英国斯旺西大学的研究团队找到了一种消灭传染疾病的蚊蝇和害虫的新方法利用其肠道内的共生细菌充当木马,向控制生育的基因传递关闭信号,以此来减少蚊蝇和害虫的数量。针对两种有害昆虫的研究表明,一种害虫的生育率下降高达100%;另一种害虫的幼虫死亡率增加了60%。 据斯旺西大学官网报道,该团队使用的核心技术被称为共生体介导的RNA干扰。此前针对昆虫实施RNA干扰的有效性不高,因为向昆虫体内注射RNA干扰分子费时费力,成本高昂,且由于昆虫太小而往往行不通。而新研究发现,肠道共生细菌可作为有效的递送载体,这些共生细菌经过编程后,可以在昆虫体内产生RNA干扰分子,向目标基因发送关闭命令,并且不会被昆虫的免疫系统发现。 研究人员分别利用接吻虫(专门叮咬人类面部,引起美洲锥虫病)和西花蓟马(已产生抗药性的农业害虫)对该技术进行了测试。结果显示,接吻虫的生育率得到了100%的控制,而西花蓟马的幼虫死亡率增加了60%。该团队在发表于23日英国《皇家学会会报B辑》上的论文中称,这项重大技术进展还可以有效应用在很多其他昆虫物种上,包括传染寨卡病毒的伊蚊、传播疟疾的按蚊等。每种昆虫都有对应的细菌作为递送载体,一旦离开这种昆虫,细菌就无法存活。 与使用化学农药相比,新技术优势多多:针对性强,不伤害蜜蜂等其他昆虫;不破坏环境;不会危害人类健康;也不存在蚊虫产生抗药性的担忧。

英国斯旺西大学的研究团队找到了一种消灭传染疾病的蚊蝇和害虫的新方法——利用其肠道内的共生细菌充当“木马”,向控制生育的基因传递“关闭”信号,以此来减少蚊蝇和害虫的数量。针对两种有害昆虫的研究表明,一种害虫的生育率下降高达100%;另一种害虫的幼虫死亡率增加了60%。

外来物种入侵成害 海关是第一道防线

我国已建立基于靶标发现和分子识别的农林有害生物高通量分子检测技术体系,和基于基因调控的农林有害生物无公害调控技术体系。这是由南京农业大学牵头实施的863计划主题项目“农林有害生物调控与分子检测技术研究”取得的重要进展。

科学家证实肠道共生菌可增强桔小实蝇抗药性

据斯旺西大学官网报道,该团队使用的核心技术被称为共生体介导的RNA干扰。此前针对昆虫实施RNA干扰的有效性不高,因为向昆虫体内注射RNA干扰分子费时费力,成本高昂,且由于昆虫太小而往往行不通。而新研究发现,肠道共生细菌可作为有效的递送载体,这些共生细菌经过编程后,可以在昆虫体内产生RNA干扰分子,向目标基因发送“关闭”命令,并且不会被昆虫的免疫系统发现。

在不久前举办的世界自然保护联盟世界保护大会上,政府部门、非政府组织和学界代表发出《火奴鲁鲁挑战》倡议,敦促国际社会采取行动,遏制外来物种入侵。为了响应这一倡议,11月29日,全球33家国际组织和机构联合启动了一项全球行动,将携手遏制外来物种入侵,减少入侵物种造成的危害。

研究人员针对十几种重要农林有害生物和进出境检疫性有害生物,筛选并设计出特异性强、信赖度高的分子检测靶标,研究并形成了环介导等温扩增等检测新技术,建立了重要农林有害生物的高灵敏度、高准确率和高通量检测技术体系,对多种有害生物的检测达到国际领先水平。

本报讯(记者朱汉斌 通讯员方玮)记者从华南农业大学获悉,该校昆虫学科生物入侵研究团队联合美国和澳大利亚同行研究证明,肠道共生柠檬酸杆菌在敌百虫降解中起着关键的作用,发现CF-BD通过磷酸水解酶基因高表达有效降解敌百虫而加强桔小实蝇抗性的机制。相关研究近日发表在《微生物组》期刊。

研究人员分别利用接吻虫(专门叮咬人类面部,引起美洲锥虫病)和西花蓟马(已产生抗药性的农业害虫)对该技术进行了测试。结果显示,接吻虫的生育率得到了100%的控制,而西花蓟马的幼虫死亡率增加了60%。该团队在发表于2月23日英国《皇家学会会报B辑》上的论文中称,这项重大技术进展还可以有效应用在很多其他昆虫物种上,包括传染寨卡病毒的伊蚊、传播疟疾的按蚊等。每种昆虫都有对应的细菌作为递送载体,一旦离开这种昆虫,细菌就无法存活。

虽然不少人知道外来物种入侵的含义,但是对于其侵略性与危害性并不了解。实际上,不少外来入侵物种已经对一些地区造成了损失,比如,新西兰就饱受外来入侵物种之苦,作为这次行动的组成部分,新西兰承诺到2050年摆脱三大入侵物种负鼠、鼠和白鼬的危害。当然,危害不仅仅来自体积较大的生物,那些细小的昆虫也会令人头痛不已。

该技术对目标有害生物的检测准确率达到99%以上,检测时间为45—60分钟,比常规分子检测缩短了3—5小时,已在各级农业部门和出入境检验检疫系统应用。

桔小实蝇作为全球范围内的重要检疫性害虫,对热带亚热带地区的果蔬生产造成或具有潜在的重大危害。此前研究表明,桔小实蝇肠道共生菌或具有降解敌百虫而提高其宿主抗药性的可能性。

与使用化学农药相比,新技术优势多多:针对性强,不伤害蜜蜂等其他昆虫;不破坏环境;不会危害人类健康;也不存在蚊虫产生抗药性的担忧。

近日,国际昆虫学顶尖刊物Annual Review of Entomology在线发表了中国农业科学院植物保护研究所博士高玉林和美国俄勒冈州立大学博士Stuart Reitz合作撰写一篇文章,着重阐述了生物入侵领域热点话题“入侵生物学及种间竞争”研究进展。

研究人员建立了棉铃虫、小菜蛾等重要害虫以及稻瘟菌、小麦赤霉病菌等重要病原菌,对常规及新型农药抗药性的早期快速诊断技术10项。传统生物测定法耗时1—7天,而这些诊断技术可在2—3小时内完成一个田间种群的检测,准确率达95%以上。研究成果已被用于病虫田间种群中的抗药性基因频率的快速检测和诊断。

研究人员用肠道共生菌柠檬酸杆菌CF-BD介导桔小实蝇对敌百虫的抗药性,通过荧光原位杂交技术发现该种共生菌广泛分布于桔小实蝇的中肠。研究证明CF-BD在敌百虫降解中起着关键的作用,并发现CF-BD通过磷酸水解酶基因高表达有效地将敌百虫降解为相对低毒的水合氯醛和亚磷酸二甲酯进而加强桔小实蝇的抗性的机制。该成果将为害虫的抗药性监测和治理提供科学参考。

种间竞争与竞争取代

针对严重危害水稻和番茄等的病毒、真菌和害虫等有害生物,项目挖掘并鉴定一批可控制有害生物的潜在靶基因,创建了多种基于RNA沉默的基因调控技术体系。此外,建立了昆虫原代细胞培养体系和昆虫体内免疫荧光标记技术,通过基因沉默干扰了有害生物的生长和致害作用,还创制了一批高效特异抗病虫害的新种质,可降低农药使用、提高作物产量与品质。

《中国科学报》 (2017-03-05 第3版 综合)

种间竞争是物种群落构成的一个基本机制,可以解释为近缘种为了争夺有限的空间和资源,各方面都力求抑制对方,结果给对方带来不利影响。“这种不利影响可能是你死我活的争夺,也可能是两个物种委曲求全最后并生在同一片区域。”高玉林解释道。

在生态环境中,种间竞争每天都在发生,其普遍性及重要性一直是入侵生态学领域讨论的热点话题,而竞争取代是种间竞争最严重的后果。高玉林与美国俄勒冈州立大学博士Stuart Reitz系统分析了过去15年来自全球100多个国家近百种物种的种间竞争取代经典案例后,发现大部分种间竞争取代现象发生在新入侵物种与其他物种之间,且竞争取代机制非常复杂。

为了解释清楚种间竞争的复杂性,高玉林列举了昆虫界种间竞争中比较知名的三叶斑潜蝇和美洲斑潜蝇竞争取代案例。斑潜蝇属于双翅目潜蝇科昆虫,其中,三叶斑潜蝇和美洲斑潜蝇是其中两种重要的园艺蔬菜害虫。作为昆虫学界物种竞争取代经典案例,美国与日本的科学家过去着重研究了三叶斑潜蝇和美洲斑潜蝇种间互作关系。

有意思的是,美国与日本科学家对于这两个物种种间竞争的结论截然相反。“日本科学家经过研究发现在日本京都地区的美洲斑潜蝇更具有竞争性,在该区域,美洲斑潜蝇取代三叶斑潜蝇成为当地重要斑潜蝇种群,而美国科学家在加州地区发现,三叶斑潜蝇取代美洲斑潜蝇,成为加州地区优势斑潜蝇种群。”高玉林说道。

发现这两个有趣的现象后,高玉林也开始着手研究在我国特定区域两者种间竞争情况。他认为,日本与美国科学家针对两种斑潜蝇竞争取代方向虽然不同,但不同区域和生态环境下,取代结果截然相反也不无道理。

“美国科学家研究种间竞争机制主要从杀虫剂敏感性入手,发现三叶斑潜蝇与美洲斑潜蝇相比,对大部分杀虫剂抗药性普遍要高,因此他们认为,杀虫剂敏感性差异是导致三叶斑潜蝇取代美洲斑潜蝇的主要机制。而日本科学家则认为,两种斑潜蝇生殖力差异及对寄生性天敌敏感性差异,是导致美洲斑潜蝇取代三叶斑潜蝇的关键机制。”高玉林继续解释说。

由此可见,种间竞争的取代机制非常复杂,是生物和非生物因素长期演化的结果。不过,高玉林表示:“任何一种新物种能够取代另一物种绝对是一个长期缓慢的过程,可能三到五年,也可能要八到十年甚至更久。”

小昆虫大危害

之所以选择三叶斑潜蝇和美洲斑潜蝇,除了美日两国的结论令他困惑,还因为这两种斑潜蝇在先后入侵我国且成为危害严重的害虫。上述两种斑潜蝇的成虫产卵、取食刺破叶片表面,形成产卵点和取食点,幼虫则能够潜入叶片和叶柄危害,在叶子上造成不规则的蛇形白色虫道,破坏叶绿素,影响光合作用,受害植株叶片脱落,造成花芽、果实被灼伤,严重的造成毁苗。

新格局可消灭污染寨卡病毒蚊虫,农业和林业害虫别想走检查评定正确率99。“我们选择海南作为研究地点,因为豇豆是斑潜蝇最喜欢的寄主之一,在我国海南地区,豇豆种植面积广,且种植结构单一。”高玉林表示。虽然两种斑潜蝇皆属于外来物种,但入侵我国时间先后不同,美洲斑潜蝇在1993年首次在我国海南发现,而三叶斑潜蝇则是在2005年底在广东发现。

经过多年的跟踪研究,高玉林发现在我国东部和南部沿海的几个省市地区,三叶斑潜蝇已经逐渐取代美洲斑潜蝇,成为优势种群。而这一结论与之前美国科学家得出的结论相似。

除了斑潜蝇,高玉林还选择了另外两种昆虫近缘种作为研究对象——西花蓟马和烟蓟马。它们属于缨翅目蓟马科。虽然名称并不为人们熟识,但是蓟马对于经济作物的破坏力同样令人头痛不已,而且因为它体积微小,几乎不被人注意,但它却能戳破植物表皮,吸允汁液。

新格局可消灭污染寨卡病毒蚊虫,农业和林业害虫别想走检查评定正确率99。“被蓟马叮咬过的植物或者果实其外表均会失去完整性,难以进入市场。更麻烦的是,它们可以在植物间传播病毒。”高玉林补充道。蓟马的出现几乎不受季节控制,夏天可以在室外和大棚中发生危害,而冬天在一些设施大棚内可以繁殖危害,而蓟马传播的病毒甚至可以让整个大棚全部作物“覆灭”,甚至绝产。

在我国,烟蓟马是常规种,发生较为普遍,被大家普遍认为是常规本地物种,而西花蓟马则于2003年首次在北京发现,它在国际上臭名昭著,是世界性重大入侵害虫。

过去多年,高玉林也一直在开展西花蓟马入侵生物学、生态学及综合治理等研究工作。“西花蓟马的抗药性普遍要强于烟蓟马,所以当农户使用农药防治蓟马时,杀死的往往是敏感性较强的烟蓟马,而西花蓟马由于本身的耐药性而得以存活。随着农药的使用,西花蓟马的抗药性逐渐加强,进而加剧了西花蓟马的存活能力。”高玉林说道。在一定程度上,农药的使用是导致物种竞争取代的主要因素之一,而入侵物种最为蛮横的一面就是将本地近缘种一网打尽,进而破坏当地的物种多样性。

海关是第一道防线

“入侵物种能在新的环境如鱼得水,大多数是因为缺乏天敌的缘故。”高玉林解释道。目前针对西花蓟马的防控,主要还是依靠化学农药,但由于农药残留和环境污染问题,他所在的科研团队试图寻找一些有效的绿色防控技术。长期研究表明,捕食螨和虫生真菌是防治西花蓟马较好的绿色防控手段,且能兼治烟粉虱、二斑叶螨、韭蛆等其他害虫。

无论采取哪种方法,高玉林表示都很难行之有效地将入侵物种完全消灭。而且,就目前高玉林掌握的资料和他自己的研究发现,发生在入侵物种与本地物种直接的斗争中,大部分出现的结果都是前者取代后者的情况,极少数会出现相反的情况,当然,只是特例。随着国际贸易的飞速发展,外来物种入侵问题愈加突出,形式愈加严峻,竞争取代现象将无法避免。高玉林表示:“只有把好海关这一关,将外来物种杜绝在国门外,是狙击外来物种入侵最行之有效的办法。”

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