2021年3月25日，《Cell（细胞）》期刊在线发表中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队题为“Whitefly hijacks a plant detoxification gene that neutralizes plantt oxins”的研究长文，揭示了烟粉虱广泛寄主适应性的分子机制，提出高效防治烟粉虱的全新路径。该论文是我国农业昆虫学研究领域的首篇Cell文章，并被选为Cell的封面文章。

　　《细胞》为一份同行评审科学期刊，主要发表生命科学领域中的最新研究发现，与《自然》和《科学》并列，是全世界最权威的三大学术期刊之一。

　　比芝麻粒还小的烟粉虱貌不惊人，却是被粮农组织认定的世界第二大害虫，也是迄今为止唯一被科技界冠以“超级害虫”的重大农业害虫。它不仅刺吸植物汁液对其造成直接伤害，还能分泌蜜露诱发煤污病等植物真菌病害，还是病毒的超级载体，已知能够传播300余种病毒。2009年，仅烟粉虱传播的番茄黄化曲叶病病毒就给我国番茄产业造成了100多亿元的损失。极度多食性（其寄主植物超过600余种）和广泛的寄主适应性是其暴发成灾的主要原因。

　　烟粉虱除危害番茄、黄瓜、西葫芦、茄子、豆类、十字花科蔬菜及果树、花卉、棉花等作物外，还寄生于多种杂草上，它的“食谱”多达600多种。更令人头疼的是，烟粉虱还具有发展抗药性的巨大潜力，目前已经显示出对超过50种杀虫剂有效成分的抗性。

　　张友军研究员自2001年起就开始探索烟粉虱寄主适应性及其暴发成灾的机制。经过持续20年的研究，发现烟粉虱通过从植物中“劫持（hi?jack）”了水平转移基因BtPMaT1从而获得了广泛的寄主适应性。

　　科学家已经了解，在动植物进化过程中，植物能够产生有毒的次级代谢产物来防御昆虫的侵害，如酚糖就是常见的植物防御化合物。但某些专食性昆虫如杨柳科的专食性害虫，可以通过特异的解毒酶来解毒酚糖。那么，烟粉虱几乎什么都能吃，它是靠什么机制对抗不同植物产生的酚糖呢？

　　张友军团队利用生物信息学和分子生物学的方法，发现在烟粉虱基因组存在一个酚糖丙二酰基转移酶基因BtPMaT1，它属于植物源的水平转移基因。对植物来说，过量的酚糖对植物本身生长发育不利，所以植物利用PMaT基因代谢酚糖，以降低对其自身不利的影响。而烟粉虱就是通过水平基因转移获得BtPMaT1，具备了对酚糖的解毒能力。也就是说，烟粉虱通过“盗取”植物基因的办法让自己拥有一份“万能解药”。

　　水平基因转移是相对于垂直基因转移（亲代传递给子代）而提出的，它打破了亲缘关系的界限，使基因流动的可能变得更为复杂。越来越多的证据表明，水平基因转移不仅是原核生物，也是真核生物适应性进化的重要因素。通过转移获得的新性状可以使物种利用新的资源，占据新的生态位。烟粉虱正是通过这种巧妙的进化方式，扩大了自己的“食谱”。

　　张友军团队提出，干扰烟粉虱BtPMaT1基因可能是控制这种全球性重大害虫的高效方法。实验表明，持续干扰BtPMaT1基因，可以完全控制该害虫的危害。

　　专业人士认为，这项研究将昆虫的功能性水平基因转移研究提升到一个新高度，是昆虫寄主适应性进化机制研究的重大突破。

农民日报·中国农网记者　王泽农