摘要: 經(jīng)過幾十年的努力，科學(xué)家們終于搞清楚了昆蟲是怎么針對環(huán)境友好型的耕作方式如輪作產(chǎn)生抗性的，而設(shè)計這些耕作方式的目的恰恰是殺死它們?？蒲腥藛T稱，他們的新見解將有助于開發(fā)更具可持續(xù)性的農(nóng)業(yè)實踐方式。 科研人員在發(fā)表于《進化應(yīng)用》（evolutionaryappli...
經(jīng)過幾十年的努力，科學(xué)家們終于搞清楚了昆蟲是怎么針對環(huán)境友好型的耕作方式如輪作產(chǎn)生抗性的，而設(shè)計這些耕作方式的目的恰恰是殺死它們。科研人員稱，他們的新見解將有助于開發(fā)更具可持續(xù)性的農(nóng)業(yè)實踐方式。
科研人員在發(fā)表于《進化應(yīng)用》（evolutionaryapplications）雜志的文章中表示，至少對西部玉米根蟲來說，耐輪作性的關(guān)鍵在于其內(nèi)臟。
由伊利諾伊大學(xué)生態(tài)病理學(xué)家manfredoseufferheld主持的科研團隊，在之前的研究中發(fā)現(xiàn)，蛋白降解酶的高度活性和內(nèi)臟微生物群落的變化讓耐輪作根甲蟲比其他根甲蟲能忍受更長時間的以大豆葉為食。
這就給了它們一種優(yōu)勢，不管在哪里輪作作物，雌根甲蟲如果在大豆地里逗留足夠長的時間，它就可以在那里產(chǎn)卵。第二年春天在這塊土地上種玉米的時候，幼蟲會孵化出來，以玉米根為食，長為成蟲后再循環(huán)這個模式。而在大豆地里出現(xiàn)的任何幼蟲都會死。
seufferheld團隊的新研究著眼于昆蟲內(nèi)臟的基因表達，并發(fā)現(xiàn)了耐輪作根甲蟲和善感型（也稱野生型）根甲蟲之間的顯著差異。在基因表達中的差異可能會幫助科研人員開發(fā)分子標(biāo)記去鑒定耐輪作根甲蟲，并提高根蟲管理策略。
“我們發(fā)現(xiàn)耐輪作和野生型根甲蟲之間有超過3000個基因的差異表達。”seufferheld說道，其中一些蛋白質(zhì)的基因編碼參與了免疫調(diào)節(jié)和抗菌功能。這可能有助于解釋在耐輪作和野生型根甲蟲的消化系統(tǒng)微生物群落中看到的差異：同一類型的微生物都出現(xiàn)了，但以不同的比例出現(xiàn)。
在早前的研究中，seufferheld團隊發(fā)現(xiàn)，耐輪作根甲蟲有更具活性的蛋白質(zhì)——組織蛋白酶l。這種酶幫助蟲子消化大豆葉，而且它不斷增強的活性讓耐輪作根甲蟲超越了野生型根甲蟲。當(dāng)科研人員用抗生素來抗蟲時，耐輪作根甲蟲中組織蛋白酶l的活性降到其在野生型根甲蟲中的水平。這導(dǎo)致耐輪作根甲蟲和同樣以大豆葉為食的野生型根甲蟲死得一樣快。
“從某種意義上說，微生物群落幫助根蟲提高組織蛋白酶水平?！眘eufferheld說，“但我們尚不知道確切是怎么進行的?！?/p>
“我們也發(fā)現(xiàn)差異表達基因參與解毒，參與新陳代謝產(chǎn)品、脂類、甾醇類、藥物在細(xì)胞內(nèi)外的傳輸?！彼a充道，其中一些基因與昆蟲抗毒性有關(guān)。
新的研究加深了科研人員對提高耐輪作性的各股力量之間復(fù)雜作用的理解?！袄ハx抗性的演變是復(fù)雜的，人類活動、昆蟲演進史、寄主和非寄主植物、微生物群落、基因，都在其中扮演了角色?！?/p>
他表示，所有的因素都存在于一個環(huán)境語境中。在玉米和大豆為主的區(qū)域里，耐輪作性更為普遍。而其他包含玉米和大豆的更多樣化的農(nóng)業(yè)景觀生態(tài)中，就沒有耐輪作性的問題。
“當(dāng)我們破壞了農(nóng)業(yè)景觀的生態(tài)，即使采用最生態(tài)、最良性的方式，如輪作，都將出現(xiàn)一些后果。”seufferheld說，“理解了生態(tài)和進化的相互作用，可以讓我們進行更具可持續(xù)性的農(nóng)業(yè)實踐，并最大限度地減少不良后果?！?/p>
