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前沿丨一箭双雕: 洪晓月教授团队在应用共生菌防控稻飞虱机理上取得重要突破

2020-10-09来源:植物保护学院作者:薛晓峰

10月8日,生物学领域国际权威期刊《Current Biology》在线发表了我校植物保护学院昆虫学系洪晓月教授课题组的题为“Stable introduction of plant virus-inhibiting Wolbachia into planthoppers for rice protection”长文研究论文(article),研究成果为农业害虫的防治找到一个新途径和指明一个新方向。

褐飞虱是亚洲许多国家尤其是中国和东南亚国家当前水稻上的首要害虫,它常年在我国长江流域及其以南地区频繁暴发,既能直接刺吸为害水稻植株,虫量大受害重时引起植株倒伏(俗称冒穿),又能传播水稻病毒病造成间接危害,严重影响农业生产和农民增收。稻飞虱的防控一直主要依赖于化学防治,给水稻绿色安全生产和生态环境带来较大的压力。近年来,基于最广泛感染昆虫纲的内共生菌Wolbachia(沃尔巴克氏体)的昆虫防治技术在以蚊媒为代表的卫生害虫防治领域取得巨大进展,通过规模化地释放人工感染Wolbachia的蚊株,不仅可以实现区域性野生蚊媒种群的长期有效的压制,同时还可以通过种群替换阻断蚊媒所传热带疾病的传播,大大降低蚊媒疾病的暴发概率。而在农业害虫领域中,尚未有具有应用潜力的Wolbachia人工转染昆虫品系被开发出来。

本研究首次报道了具有应用潜力的稳定携带人工转染的Wolbachia农业昆虫品系的成功建立。通过昆虫胚胎显微注射技术,成功地将灰飞虱感染的wStri Wolbachia株系转入到新宿主褐飞虱体内并得到100%稳定的遗传品系。同时,该昆虫品系的成功建立也是第一次成功实现胚胎显微注射的方式在半翅目昆虫中的Wolbachia转染。新建立的褐飞虱wStri转染品系在对宿主适合度影响轻微的情况下不仅能够诱导高强度的细胞质不亲和(cytoplasmic incompatibility)表型,并以不同的释放比例替换实验室饲养的野生种群,同时也能起到显著抑制褐飞虱所传播的水稻齿叶矮缩病毒(RRSV)复制和传播的效果。因此,该褐飞虱转染品系同时表现出符合种群压制和种群替换策略所需要的特性,具备了进一步在半现场和田间试验的价值。该研究为利用人工Wolbachia感染控制农作物害虫及其传播病原体的可行性,为农业害虫的防治提供了崭新的思路。

该论文以南京农业大学为第一完成单位,昆虫学系博士研究生龚君淘为第一作者,洪晓月教授为第一通讯作者和主要联系人(lead contact)。广州威佰昆生物科技有限公司李永军博士为共同第一作者,澳大利亚墨尔本大学Ary Hoffmann教授和美国密歇根州立大学奚志勇教授为共同通讯作者。南京农业大学昆虫分子生态实验室李同浦、周春迎、张旭、查思思和段星至等研究生、广州威佰昆生物科技有限公司梁永康、杨翠以及中山大学中山医学院胡林超博士和张东京博士参与部分工作。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.033

校对:赵烨烨

编辑:崔滢

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