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【基因科普动画】蝗虫休要猖狂,“生物农药”来了!

2021-01-04 15:07:52 来源:光明网

“飞蝗蔽空日无色,野老田中泪垂血”,千百年来,蝗灾一直是农业生产的重要威胁。

2020年初,4000亿只蝗虫,横扫非州大陆,进犯亚洲,且直逼我国云南等地。联合国拉响了全球蝗灾的警报,多国进入紧急状态。

在印度,一小群沙漠蝗虫平均每天吃掉“相当于大约10头大象、25匹骆驼或2500人的口粮”。

为何蝗虫为如此凶猛?

我们从基因角度揭开它的“超能力”之谜。蝗虫基因组大小是人类基因组的两倍,是迄今破译的最大动物基因组。科研人员发现,蝗虫基因组中存在大量的重复序列;蝗虫的若虫与成虫极为相似,这使它能够更好的适应环境变化。蝗虫基因组中含有68个编码糖苷键转移酶的基因,这类代谢相关的酶能够降解水稻、小麦等植物内的特定次生代谢物,很可能是蝗虫“不挑食”的重要原因。

群居的蝗虫,会给生态与农业带来灭顶之灾。借助风力,成年蝗虫可飞行100-150公里/天,比北京到天津的距离还要远。与其它测序昆虫相比,飞蝗基因组中与能量相关的许多基因家族发生了明显的扩增现象,这可能是其具有卓越飞行能力的遗传基础。更可怕的是,群居的蝗虫还会调控某些特定基因的表达,让自己既难闻又有毒,鸟儿不吃,助长了蝗群的气焰。

面对已成灾的飞蝗,我们有什么有效手段呢?

方法一:化学农药防治。

大量农药的使用会污染环境,让蝗虫产生抗药性、还会杀伤蝗虫的天敌,副作用颇多。

方法二:鸭子大军出征巴铁

“冲呀”“冲鸭”,近期鸭子军团计划告一段落。原因是它们虽是战蝗能手,但只能在低密度蝗虫种群控制时发挥重要作用。此外,群居的蝗虫迁飞能力强,容易“集体潜逃”。 “是时候展现真正的实力了,尔等休要猖狂,吾以其蝗之道还治其蝗之身?”

作为杀虫界的明星,生物农药具有“选择性强、对人畜安全、生态环境影响小”等诸多优势。绿僵菌、白僵菌和微孢子虫等寄生性病原菌,可在蝗虫种群内形成循环传播,最终导致其死亡,堪称昆虫界的“冠状病毒”;还易于通过飞机大规模喷洒,达到快速有效控制蝗灾的目的。

我国科学家通过基因工程技术改变绿僵菌中单胺氧化酶的表达,使其在感染蝗虫后,提高致死率。科学家通过预测蝗虫体内51个潜在的药物靶点基因,为研发防治药物奠定了遗传基础。相信,科学家通过基因工程等技术的不断改良,将开发出更多高效的“生物农药”。

科学主编:孙国庆

科学顾问:涂雄兵

监制:战钊 薛爱红

策划:王友华 金赫

文字撰稿:苏晓峰

编导:金赫 张蕃

后期制作:张佳兴 蔡琳

[ 责编:赵清建]

标签: 蝗虫