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像蚜蟲這樣的昆蟲會從植物中竊取DNA,以保護它們免受毒素的侵害。

資料來源:cnBeta.COM

數百萬年前,一種名為粉虱的蜱蟲将植物的一部分DNA整合到它們的基因組中。今天(2021年3月25日)發表在《細胞》雜志上的一篇文章顯示,粉虱利用被盜的基因來降解植物用來對抗昆蟲的常見毒素,使它們能夠安全地以植物為食。

像蚜蟲這樣的昆蟲會從植物中竊取DNA,以保護它們免受毒素的侵害。

"這似乎是第一個記錄的功能基因從植物水準轉移到昆蟲的例子,"共同作者,瑞士諾伊奇大學化學生态學家和昆蟲學家Ted Turlings說。"你無法在任何其他昆蟲物種中找到這個基因,BtPMaT1,它中和了植物産生的有毒化合物。

科學家認為,植物可能會在細胞中使用BtPMaT1以無害的形式儲存有毒化合物,這樣它們就不會毒害自己。由中國農業科學院蔬菜花卉研究所的張友軍上司的研究小組結合遺傳和系統發育分析,揭示了大約3500萬年前,白色粉末蠕蟲竊取了防禦基因,使昆蟲具有解毒化合物本身的能力。

"我們認為植物内部的病毒可能已經接管了BtPMaT1基因,在被粉紅虱子攝入後,病毒一定在昆蟲内部做了一些事情,将基因整合到粉紅虱的基因組中。圖林斯說。"當然,這是非常不可能的,但如果你考慮數百萬年的時間跨度,數十億種昆蟲,病毒和植物,偶爾也會發生這種情況,如果獲得基因對昆蟲有益,那麼它将在進化上受到青睐,并可能傳播這種優勢。

像蚜蟲這樣的昆蟲會從植物中竊取DNA,以保護它們免受毒素的侵害。

白色粉末已成為世界領先的農業害蟲,能夠攻擊全球至少600種不同的植物。"我們一直在問自己的一個問題是,這些昆蟲如何獲得這些令人難以置信的适應性來規避植物防禦,通過這一發現,我們揭示了至少一個原因,"Turlings說。

利用這些知識,Turlings的中國同僚制定了一種政策,以減輕粉虱盜竊的超能力。他們開發了一種小RNA分子,可以幹擾粉虱的BtPMaT1基因,使它們容易受到植物中有毒化合物的影響。

"這個設計中最令人興奮的步驟之一是我們的同僚通過基因操縱番茄植物開始産生這種RNA分子,"Turlings說。"一旦粉紅虱以蕃茄為食并攝入植物産生的RNA,它們的BtPMaT1基因就會被沉默,導緻100%的昆蟲死亡,但這種基因操作對它們正在測試的昆蟲的生存沒有影響。

通過大力生産能夠抑制白粉虱基因的轉基因作物,這可以作為一種有針對性的害蟲控制政策,以應對白粉虱種群造成的農業破壞。

"這種方法肯定有一些障礙需要克服,最值得注意的是轉基因植物的使用,"他說,"但在未來,我确實認為這是控制白虱的一種非常明确的方法,因為現在我們确切地知道了它背後的機制,我們有能力應對白粉虱基因的可能變化。