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【科普动画】虫口夺粮!转基因技术打响“玉米保卫战”

来源:光明网2022-05-24 16:52

  玉米是我国第一大粮食作物,也是重要的饲料原料,有着悠久的种植历史,但它深受虫灾的危害。对玉米而言虫害造成的破坏,与旱涝灾害等天灾相当,是千百年来遇到的“顽疾”。

【科普动画】虫口夺粮!转基因技术打响“玉米保卫战”

  玉米螟又名钻心虫、钻茎虫,为鳞翅目,是玉米生产中发生最普遍,危害最严重的害虫。一般年份可使玉米减产10%~15%;大发生年减产可达30%以上,甚至绝收。除了“领军虫”玉米螟,草地贪夜蛾破坏力也极强,算得上是“新锐军”。它们不但暴食,而且群体作战,一天能啃光一片玉米地,啃完后列队迁移下一片地。

【科普动画】虫口夺粮!转基因技术打响“玉米保卫战”

  如何有效进行害虫防治?人们通过农药防治和生物防治两种途径寻找答案。以往对于虫害防治主要通过实施以化学防治为主的综合防治策略。这样可达到短暂的防治效果,但存在食品安全风险环境安全风险。并且,该方法投入的经济成本很高。经过几十年的农药使用,害虫也产生了一定的抗性,防治难度加大。

【科普动画】虫口夺粮!转基因技术打响“玉米保卫战”

  因此,科学家们开始探索更加安全、有效、经济的生物防治。经过科学家们不断地尝试,苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)表现出了优异的抗虫效果。它是一种革兰氏阳性菌,广泛存在于土壤、尘埃、水域、沙漠、植物和昆虫尸体中。苏云金芽孢杆菌晶体Cry和Cyt蛋白家族是一类对多种昆虫具有活性的蛋白质。当鳞翅目昆虫的幼虫如玉米螟取食后会穿过其围食膜并与肠道上皮细胞的特异性受体结合,形成穿孔,细胞因失去渗透平衡死亡,最后导致害虫死亡。由于只有鳞翅目害虫的肠壁细胞上含有这类蛋白的有效结合位点,而其他昆虫和动物肠道上皮细胞则没有,因此其杀虫作用具有高度专一性,只对鳞翅目害虫有效。同时对这些害虫的捕食性天敌和其他有益昆虫来说是安全的。苏云金芽孢杆菌(Bt)蛋白可直接作为生物杀虫剂使用,但它在光下易分解、持效期短,但玉米田间操作困难,很难作为商品制剂进行生产。鉴于此,科学家将Bt中能专杀昆虫的蛋白基因转到玉米中,使玉米亦能生产这种蛋白。当害虫危害取食玉米时,就将这种蛋白吃到“肚里”,在碱性溶液及酶的作用下被活化,从而杀死害虫。

  近年来我国转基因玉米的研究与开发取得了显著进展。我国目前玉米种植面积6.5亿亩左右,如果50%的玉米面积种植转基因抗虫耐除草剂玉米,能够增产约500亿斤以上,减少农药使用量5万吨。此外,在南方地区种植抗虫玉米还可以起到防护带的作用。同时转基因抗虫耐除草剂玉米还可以耐受草甘膦除草剂,有效解决了玉米的人工除草问题。

总 监 制:刘培磊、狄伟锋

总 策 划:王友华、战钊

科学顾问:谷晓峰

科学主编:王友华

记 者:金赫

编 导:蒲伟军

动 画:范温洋

制 作:罗羽欣

中国农业科学院生物技术研究所

浙江师范大学

光明网

联合出品

[ 责编:张蕃 ]
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