很難控制水稻害蟲褐飛虱，共生細菌使它們的后代不育
褐飛虱（Brown planthopper，BPH）是亞洲最重要的水稻害蟲，在我國長江流域及其南部地區頻繁發生。南京農業大學植物保護學院洪曉月教授和他的合作者多年來發現，通過微量注射昆蟲胚胎的方法，將特殊的共生菌菌株注入褐飛虱（BPH）的卵中，會導致褐飛虱后代不育。這項研究結果最近發表在《當代生物學》雜志的網絡版上。
褐飛虱不僅能直接危害水稻植株，造成植株倒伏，而且能傳播水稻病毒病，造成間接危害，嚴重影響農作物產量。長期以來，稻飛虱的防治主要依靠化學防治，給水稻的綠色生產和生態環境帶來了巨大壓力。
論文第一通訊作者洪曉月告訴科技日報記者，研究小組首次將基于沃爾巴克氏菌共生的昆蟲防治技術應用于褐飛虱的防治。通過向褐飛虱的卵中注射細菌，不僅可以使其后代不育，還能阻斷病毒的傳播，一舉兩得。
洪曉月把沃爾巴克氏菌比作微生物防治領域的“硬通貨”。研究表明，該菌不僅對昆蟲有廣泛的敏感性，而且能誘導高強度的細胞質不親和性，導致后代不育。
“Wolbachia WSRI株在褐飛虱體內起著明顯的作用，完全可以造成褐飛虱后代的不育性，而褐飛虱在亞洲是威脅較大的稻飛虱。因此，我們嘗試將Wolbachia WSRI菌株注入褐飛虱的卵中，效果顯著，”洪曉月說，首次成功建立了具有應用潛力和穩定攜帶人工轉染的沃爾巴赫農業昆蟲菌株。同時，利用胚胎微注射技術成功地將Wolbachia基因轉染到半翅目昆蟲中。
結果表明，新建立的菌株不僅能誘導高強度的細胞質不親和表型，而且能顯著抑制褐飛虱（BPH）傳播的水稻齒狀葉矮病毒（rdsv）的傳播。
然而，這需要研究者們小心。洪曉月介紹說，通過昆蟲胚胎顯微注射技術，研究小組首先從灰飛虱卵中去除沃爾巴克氏菌，然后將其注射到棕色飛虱的卵中，可以說是微觀世界中非常精細的外科手術。
“首先，雞蛋太小了，肉眼幾乎看不見。褐飛虱卵長約1mm，寬約0.2mm，褐飛虱卵較小。細菌輸出和導入的過程要求實驗者具備“繡花”的本領洪曉月說，二是由于引入的細菌會與原菌群形成競爭關系，團隊首先淘汰了影響沃爾巴克氏菌WSRI菌株功能的菌株，然后找到合適的注射時間。
洪說：“此外，注射的強度和在卵中的位置也很特殊。”最后，研究小組獲得了100%穩定的遺傳系。
本研究的應用改變了傳統的殺蟲劑噴灑方式。因此，通過尋找新的不育系或不育系來控制轉基因后代，從而達到控制褐飛虱種群的目的。洪曉月介紹，轉基因株BPH同時表現出群體抑制和群體替代策略所需的特性，具有進一步田間和半田間試驗的價值。由于BPH發生的源頭在越南，未來BPH釋放的“戰場”可以轉移到越南或中國的廣西和云南。
