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小粉虱。
一只吃树叶的粉虱。
当地时间3月25日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所和瑞士纳沙泰尔大学的科学家们在《细胞》杂志上发表论文称，数百万年前，农业害虫粉虱将一部分植物的DNA整合到了自己的基因组中，并利用这种“窃取”的基因降解植物用以预防昆虫的常见毒素，安全进食。
论文作者、瑞士纳沙泰尔大学的化学生态学家和昆虫学家Ted Turlings说：“这似乎是功能基因从植物转移到昆虫的首例记录。在任何其他昆虫物种中，我们都找不到BtPMaT1这个基因，它能够中和植物产生的有毒化合物。”
科学家们认为，植物可能在自身细胞内使用BtPMaT1以无害形式储存有毒化合物，因而不会毒伤自己。结合遗传和系统发育分析，中国农业科学院蔬菜花卉研究所的张友军（音译）领导的研究小组发现，大约3500万年前，粉虱窃取了植物的这种防御基因，成功赋予自身解毒的能力。
“我们认为植物内的一种病毒可能携带了BtPMaT1基因，在被粉虱吞食后，该病毒将BtPMaT1基因整合到了粉虱的基因组中，”Turlings说。“当然，这一事件发生的概率很低。但是，想想看，有数十亿昆虫、病毒和植物经历了数百万年存活至今，这种情况偶尔出现也并不稀奇。如果获得的基因对昆虫有益，它极有可能在进化过程中受到青睐，并继续传播下去。”
粉虱已经成为世界上主要的农业害虫。它们能攻击至少600种不同的植物。“我们一直想知道，粉虱如何获得了这些令人难以置信的适应能力，来攻克植物的防御。通过这项研究，我们至少揭示了其中一个原因，”Turlings说。
在这一背景下，研究人员开发了一种新策略，用以粉碎粉虱窃取的“超级力量”。他们研发了一种可以干扰粉虱BtPMaT1基因的小RNA分子，可使粉虱对植物的有毒化合物敏感。“我们对番茄进行了基因改造，让它们生产这种小RNA分子。一旦粉虱在啃食番茄时摄入了这种小RNA，它们的BtPMaT1基因就会沉寂，最终被植物毒素毒死。但基因操作对其他测试昆虫的生存没有影响。”Turlings说。
生产能够抑制粉虱BtPMaT1基因的转基因作物，可能会成为一种具有针对性的害虫控制策略，用于应对粉虱种群造成的农业破坏。
“当然，这种方法还需要克服一些障碍，最明显的就是公众对转基因植物的怀疑。但在未来，我确实认为这是一种非常明确的粉虱控制方法，因为现在我们知道了它背后的确切机制，并且已经准备好应对粉虱基因可能发生的变化。”Turlings说。
科界原创
编译：花花 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《细胞》
期刊编号：0092-8674
原文链接：https://phys.org/news/2021-03-gene-insect-shields-leaf-toxins.html
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