我國揭示了Bt和非Bt水稻協同調控稻飛虱生態和生化機制

　　近日，植保所轉基因生物安全研究組在Plant Biotechnology Journal上發表題為“ Bt rice could provide ecological resistance against nontarget planthoppers（ Bt 水稻對非靶標昆蟲稻飛虱具有生態抗性）”的研究論文，揭示了 Bt 和非 Bt 水稻協同調控稻飛虱種群動態的生態和生化機制。

　　轉 Bt 基因抗蟲作物的長期種植可導致的非靶標害蟲的種群上升，甚至爆發成災，這種現象已在 Bt 棉花和 Bt 玉米上得到證實。因此， Bt 水稻的種植是否會引起稻田重要非靶標害蟲稻飛虱的種群上升，一直是研究者關注的焦點問題。然而，田間調查發現， Bt 稻田非靶標害蟲飛虱（褐飛虱/白背飛虱）種群數量不升反降。這一現象自2003年被首次報道，十多年來，相關的生態機制一直無法闡明。我所李云河博士帶領的研究團隊將昆蟲化學生態學理論引入轉基因作物生態效應研究，著眼于靶標害蟲二化螟與稻飛虱的種間關系，發現了稻飛虱對二化螟為害稻株具有顯著的取食偏愛性。基于這一發現，提出研究假設：相鄰非 Bt 水稻遭受二化螟較重的為害，蟲害誘導水稻揮發物吸引稻飛虱從 Bt 稻田向非 Bt 稻田擴散轉移，最終導致 Bt 稻田飛虱種群密度下降。通過實驗室、溫室和田間罩籠試驗證實了這一假設的正確性。并進一步開展了GC-MS試驗和代謝組學試驗，明確了二化螟為害可誘導水稻產生吸引飛虱的信息揮發物，并導致水稻組織內氨基酸含量提高、甾醇含量下降，這些變化均有利于飛虱的生長發育，從而揭示了稻飛虱偏愛二化螟為害稻株的生化機理。基于該研究結果，國際上首次提出了 Bt 作物對非靶標昆蟲具有“生態抗性”的新概念。研究說明了 Bt 水稻不但能有效防治二化螟，還同時對非靶標害蟲飛虱具有間接的“抗性”作用，結果為制定以 Bt 水稻為主導的害蟲綜合防治策略提供科學依據，同時為深入理解轉基因作物的生態效應提供了新的思路和方法。

　　該研究得到了國家轉基因生物新品種培育重大專項和中國農科院科技創新工程的資助。