文章来源：人民网科普     发布时间：2023-4-7     作者：宋文珍

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科学家如何从虫子口中智夺粮食？

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农作物病虫害是世界范围内的主要农业问题，其严重程度和广泛范围给农作物造成了重大损失。据粮农组织统计，全球每年因虫害造成的农业损失高达2500亿美金。

更可怕的是，因害虫啃食而对农作物产生的伤口会滋生黄曲霉等霉菌，并使其生成黄曲霉毒素。黄曲霉毒素除了对人类的健康造成危害之外，还会对食用这些农作物的农场动物产生影响——据估计，仅美国每年就造成约2.7亿美元的农业损失。如何有效防控虫害成为农业科学家们要重点解决的科学难题。

01

玉米的病虫害

玉米是全球第一大粮食作物。鳞翅目害虫是玉米的最大天敌，其中又以玉米螟危害尤胜。玉米螟又名钻心虫、钻茎虫，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%，大发生年份减产更高达30％以上，甚至绝收，每年因虫害损失的玉米达600万～900万吨。

如果说玉米螟是敌营中的“领军虫”，那起源于美洲热带地区的草地贪夜蛾则堪称害虫界的“新锐军”。已扩散至非洲、亚洲各国的它们具有很强的迁飞能力，在2019年，自东南亚侵入我国西南等地定殖繁衍并不断蔓延，最北迁飞到宁夏和内蒙古，为祸甚广。

02

病虫害的防治

防治害虫的办法无非两个，农药防治，或是生物防治。

农药防治可短暂性的起到一定的防治效果，但投入成本高，并存在一定的食品安全风险和较高的环境安全风险。草地贪夜蛾几十年来从美洲出发跨越各大洲，经历过数十个国家的几十种农药的打击，对很多农药已经有了抗性，加大了防治难度。

因此，科学家们开始关注和尝试更加安全、有效、经济的生物防治方式，通过不懈努力，科学家们发现苏云金芽孢杆菌产生的Bt蛋白具有一定的杀虫效果，其杀虫作用具有高度专一性，只对“靶标昆虫”鳞翅目害虫有效，而对能防治它的天敌，如捕食性天敌七星瓢虫、草蛉、蜘蛛和其他有益昆虫如蜜蜂等则完全无害。

03

转基因抗虫玉米大显身手

科学家将Bt蛋白基因通过转基因技术转到玉米中，使玉米能自主生产这种Bt蛋白。当害虫危害取食玉米时，Bt蛋白在其肠碱性溶液及酶的作用下被活化，从而杀死害虫。

转基因抗虫玉米能有效控制玉米螟等鳞翅目害虫，对草地贪夜蛾等鳞翅目害虫防护效果更高达95%，有效减少农药使用、提高了产量；同时，由于减少害虫咬食能大幅降低了黄曲霉素、伏马毒素等有害物质，提高了玉米品质。产业化试点显示转基因抗虫玉米籽粒中黄曲霉素含量比施用杀虫剂的常规玉米毒素含量降低84.6%，比不施用杀虫剂的常规玉米毒素含量降低92.2%；伏马毒素比施用杀虫剂的常规玉米毒素含量降低82.8%，比不施用杀虫剂的常规玉米毒素含量降低95.5%，含量均低于食品安全限量标准。

另外，如果在云南、广西等南方地区种植抗虫玉米，还可以形成一条“防护带”，阻滞草地贪夜蛾从南亚向我国北部内陆地区的侵袭，有效保护华中、华北、东北等地区的玉米免受危害。

04

允许上市的抗虫转基因作物

安全可靠

转入的抗虫基因主要来自苏云金芽孢杆菌的Bt基因，表达后的Bt蛋白只能与特定害虫肠道上的特定位置结合，使害虫因肠道穿孔死亡。人类胃肠细胞因没有结合Bt蛋白的特定位置，会被消化系统与其他摄入的蛋白一样被消化降解。更重要的是，转基因食品入市前都会通过严格的食用安全、生态安全等评价和审批。世界卫生组织以及联合国粮农组织认为：凡是通过安全评价上市的转基因食品，与传统食品一样安全，可以放心食用。迄今为止，转基因食品商业化以来，没有发生过一起经过证实的食用安全问题。

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