专家解读植物基因工程与农业生态111

今年,农业农村部办公厅印发《“两增两减”虫口夺粮促丰收行动方案》,包括小麦、水稻、玉米等粮食作物重大病虫害防控方案,同时指出要千方百计稳定粮食生产,开展“两增两减”虫口夺粮促丰收行动,增加统防统治,减少病虫危害损失。体现了党中央、国务院对农作物病虫害防治工作的高度重视。

近日,中国农科院生物技术研究所研究员、国家农业转基因生物安全委员会委员、农业农村部农业转基因生物安全评价(分子)重点实验室主任王志兴在接受记者采访时,就“生物技术在防治虫害中发挥的作用以及对农业生态环境的影响”话题展开解读。

王志兴在采访中介绍了目前防控农业虫害的两种方法:化学农药防治、绿色防控。其中,化学农药防治虽然对害虫的防治快速高效,但会使害虫的抗药能力增强,杀虫效果逐年下降,破坏生态平衡、污染环境,甚至使人畜中毒。绿色防控即是指综合运用农业技术措施,定向改变某些环境条件,创造不利于害虫发生的环境条件。生物防治也属于绿色防控,如以虫治虫是指利用害虫的天敌,如赤眼蜂防治棉铃虫、瓢虫防治蚜虫等,以菌治虫是利用微生物进行生物防治,具有效果好、控效持久、防治成本低廉、对环境无污染等优势,例如通过基因工程育种使植物自身生产Bt蛋白,从而达到有效且可持续地防治害虫。

王志兴谈到,利用生物技术培育抗性品种是防控病虫害的有效方法。他以我国的抗虫棉应用举例:90年代初期,棉铃虫连年爆发成灾。1992年发生面积2.8亿亩,人畜中毒7.1万例,直接经济损失近百亿元。我国开展了转基因抗虫棉培育,培育新品种近200个,累计推广 4.5亿亩;减少农药用量 60多万吨;增加经济效益 500多亿元。

“从抗虫棉的成功例子,可以看出应用转基因抗虫作物,可以有效防治虫害,并保护生态环境。”王志兴表示,我国科学家经过对农田生态和自然环境进行连续10多年跟踪监测发现,抗虫棉的应用在全国范围内控制了棉铃虫和红铃虫的危害。棉花农药用量减少达70%以上,大豆、玉米、花生上棉铃虫的数量也显著减少。此外,由于减轻了农药对害虫天敌和有益昆虫的伤害,瓢虫、草蛉、蜘蛛和寄生蜂等害虫天敌和有益昆虫的数量成几倍到几百倍的增加,抗虫棉田及其周边生物多样性更加丰富多样,有利于农田环境保护。

谈及利用抗虫作物来杀虫的作用机制,王志兴介绍说,Bt蛋白基因来自于苏云金芽孢杆菌(简称Bt),是杆菌芽孢中分泌的一种蛋白质晶体,称为“内毒素”。“昆虫吃了苏云金芽孢杆菌的芽孢后,内毒素晶体在昆虫的肠道中溶解,并经过昆虫肠道中的蛋白酶加工,被激活变成了有毒性的蛋白毒素,与肠道细胞表面上的受体结合,造成昆虫肠道穿孔。昆虫因此不再进食,1~3天后就饿死了。”

Bt蛋白本身无毒,只有在昆虫肠道碱性环境下才能加工成有毒的蛋白,与鳞翅目害虫肠道上皮细胞的特异性受体结合,造成害虫死亡。只有鳞翅目害虫的肠道上含有这种蛋白的结合位点,而人类肠道是酸性环境,也没有该蛋白的结合位点,因此不会对人体造成伤害。

近年来,生物技术为农业虫害防治带来了新的改变,为农业生产、农业绿色发展带来了新动力。王志兴认为,利用生物技术培育抗性品种的防虫效果十分明显,可以大范围减少化学农药使用,为整个农业生态环境做出贡献。例如随着转基因抗虫玉米的加快应用,可以有效减少虫源北迁的数量和速度,不仅保护转基因玉米自己,还可以减少华南的虫口密度,减轻草地贪夜蛾对华中地区的威胁。

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