西南大學學者尚峰十年研究蚜蟲 發現小分子核糖核酸靶標
體長最長不到兩毫米的蚜蟲，在西南大學尚峰副教授眼裏，是一個巨大而神秘的生物世界。從2013年開始，尚峰圍繞蚜蟲展開研究，在他的顯微鏡下，蚜蟲不為人知的秘密被逐步揭開——這個世界上破壞性最強的害蟲群體，有着強大的共生系統和遷飛智慧，進而使農作物不堪其擾。
「2020年，我們發表了一篇關於蚜蟲的研究文章，揭示蚜蟲可以跨代完成從無翅到有翅的表型可塑的分子路徑。最近我們更進一步找到了共生微生物與宿主蚜蟲間的分子橋樑，為蚜蟲類害蟲的綠色防控提供了新思路。」●香港文匯報記者 孟冰、張蕊 重慶報道
資料顯示，目前已知蚜蟲種類超過5,000種，其中450餘種可危害農作物，100餘種可造成嚴重的經濟損失。在西南大學的實驗室見到尚峰副教授時，他正在指導研究生進行蚜蟲的解剖實驗，從葉片上密密麻麻的綠色蚜蟲中取下一顆1毫米長的蟲子放在顯微鏡下，他們試圖在其體內找到更微小的寄生蟲蟲卵，觀察已經近兩小時，仍然沒有找到想要的材料。「這是我們實驗的常態，做研究朝九晚六是遠遠不夠的，一天至少要12個小時泡在實驗室。」尚峰笑道，「雕蟲」不是小技，而是一場需要耐心與時間的修行。
一半蟲傳植物病毒由蚜蟲傳播
「蚜蟲是最具破壞性的害蟲之一，是病蟲害防治的重中之重。」尚峰告訴香港文匯報記者，蚜蟲吸食農作物的汁液後會產生分泌物，不僅影響植物葉片的光合作用，還會導致植物感染病菌，更為重要的是，一半左右的蟲傳植物病毒都是由蚜蟲傳播的。
蚜蟲困境是全球農業共同難題
蚜蟲困境是全球農業的共同難題——蚜蟲適應性極強，繁殖能力強、易擴散、易爆發的特質讓農作物飽受困擾，其獨特的跨代翅型分化能力更讓病蟲害防治難上加難。「簡單來說，一個沒有翅的蚜蟲母親在葉片上繁殖時發現生存空間不夠了，牠就能孕育出有翅的孩子，孩子飛到另一棵植物上繼續存活。」
在應用領域，目前使用農藥進行化學防治仍然是主要手段，不過，頻繁地使用化學農藥導致蚜蟲抗藥性問題愈演愈烈，防治愈發困難。尚峰告訴香港文匯報記者，在抗藥性最為嚴重的10種害蟲就有兩種蚜蟲。因此，揭示蚜蟲生態適應分子機制顯得極為重要，用生物科技的方法綠色防控已成為業界共識。
發現小分子核糖核酸miR-3024
「蚜蟲和人一樣，體內也有很多細菌，其中有一些是共生菌，蚜蟲沒有共生菌是無法存活的，因為共生菌能為蚜蟲提供必需氨基酸和維生素，蚜蟲和共生菌是互利共生的關係，我們稱此為『共生菌-蚜蟲互作現象』。」尚峰指着一個細菌培養皿說：「所以，我們只要了解了共生菌為蚜蟲提供營養的通道，就能從生物學上抑制蚜蟲的生命。」
隨着實驗的深入，尚峰在蚜蟲體內發現了一種小分子核糖核酸（RNA）——miR-3024，令人振奮的是，miR-3024是所有種類的蚜蟲都有而其他物種都沒有的小分子。尚峰說，用這作為一個靶標，可以用於防治蚜蟲，而對其他有益昆蟲、植物都沒有危害。
2020年春節，尚峰沒有回老家過年，堅守在實驗室崗位，不僅要推進實驗工作還要維護好實驗室植物、昆蟲等材料。這一年，尚峰發現，當蚜蟲miR-3024的靶基因中雙鏈核糖核酸轉到植物煙草裏後，蚜蟲取食時，能導致蚜蟲死亡。
基因干擾技術是未來的殺蟲劑
在發現關鍵基因缺失可以導致蚜蟲死亡後，尚峰提出「miRNA-MRP4-維生素B6」分子調控通路，並選擇了六個不同屬的蚜蟲，分別是桃蚜、豌豆蚜、褐色橘蚜、禾穀縊管蚜、麥長管蚜、豌豆修尾蚜進行了廣泛性實驗。
「老百姓常說『買菜要買帶蟲的』，這是消費者對農藥的抗拒，但是從種植者來說，蟲害會導致很大的經濟損失，因此農藥仍是主流的驅蟲手段。」尚峰希望，未來的農作物，既無蟲也無農藥殘留，既漂亮又綠色健康——這是科研的意義。
「我們發現，利用上述基因調控方法，可以減少40%-70%的蚜蟲存活率，今年8月，國際期刊《美國科學院院刊》刊登了我們的研究論文。」尚峰告訴香港文匯報記者，研究成果不僅有助於豐富昆蟲miRNA的生理功能，還為基於RNA干擾技術的新型核酸農藥的創製、蚜蟲類害蟲的防控提供新視角。「未來五到十年，也許防控蚜蟲可以通過一種新型載體將生物基因注入，比如納米材料等，讓農藥慢慢從我們生活中減少直至消失。」
0
已點過讚
0 / 255