美国北卡罗莱纳州立大学研究转基因玉米混合饮食影响玉米螟翅型

这项研究发现,若玉米螟(Helicoverpa zea)同时取食无毒玉米与含有Bt毒素的转基因玉米,其翅膀形态可能发生显著变化——变得更长、更窄、更尖,类似战斗机翼型,从而提升空气动力学性能,有助于害虫实现更远距离的迁飞。这一变化可能加速害虫对Bt玉米抗性的传播,为理解作物饮食如何影响害虫扩散行为提供了新的视角。

研究显示,将能产生Bt毒素(该毒素旨在靶向杀灭害虫)的玉米与少量非转基因玉米混合种植时,仅经历一个世代,玉米螟的翅膀形状便呈现出更流线型的特征,使其在飞行中能够克服更高风速,飞行潜力得到增强。

“取食混合型玉米的昆虫,其翅膀硬度更高,在高风速条件下飞行能力更强,”该研究的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学昆虫学教授兼推广专家多米尼克·赖西格指出。相关成果已发表于学术期刊。

赖西格及其合作团队希望探究,相较于取食纯非转基因玉米或含有两种乃至三种不同Bt毒素的转基因玉米的个体,那些在混合型玉米(同时含有Bt毒素与非转基因成分)环境中发育的玉米螟,在生理形态上是否具有显著差异。目前,美国种植的玉米与棉花大多含有Bt毒素,以防控害虫危害。

玉米螟堪称名副其实的玉米害虫:其幼虫直接钻食玉米果穗。尽管对玉米产量造成的损失尚在可控范围,但该害虫同样危害大豆、番茄及棉花等多种作物,成为农业生产中的常见问题。

“玉米就像是这种昆虫的‘繁殖工厂’,”赖西格解释说,“玉米螟可以在本州内越冬,早期世代逐步累积,待到七月玉米抽雄吐丝时,成虫飞入田间产卵。几乎每穗玉米都会孕育至少一条幼虫,最终羽化为蛾。由此产生庞大种群,继而扩散至棉花和大豆田,这正是它们造成严重危害的原因。”

研究团队系统比较了四组实验种群:取食混合型玉米的蛾、取食非转基因玉米的蛾、取食含两种Bt毒素的转基因玉米的蛾,以及取食含三种Bt毒素的转基因玉米的蛾。结果表明,取食三种非混合型玉米的蛾类翅膀空气动力学性能较差,结构相对脆弱且易变形,不利于长途飞行。

值得注意的是,取食混合型玉米的蛾群仅经历一个世代就表现出翅膀形态的适应性变化,显示出这种饮食条件对昆虫生理结构的快速影响。

“当害虫取食混合型玉米时,抗性进化可能加速,甚至出现兼具多种抗性基因突变的个体,”赖西格强调,“这再次证明混合种植Bt玉米与非Bt玉米的策略,实际上可能加剧害虫抗性的产生风险。”

赖西格补充表示,相关研究工作仍在持续开展,包括进一步探索Bt玉米与非Bt玉米混合饮食对玉米螟交配成功率的影响机制。