桃树与桃蚜的斗争

2023-02-13曾文芳崔国朝王志强

果农之友 2023年1期

牛良，潘磊，曾文芳，崔国朝，王志强

（中国农业科学院郑州果树研究所郑州 450009）

地球是一个由众多生物组成的生态圈。生物，是指具有动能的生命体，生物最重要和最基本的特征在于生物能进行新陈代谢和遗传，前者说明所有生物一定会具备合成代谢以及分解代谢（即完全相反的两个生理反应过程）特征，并且可以将遗传物质进行复制，通过自我分裂生殖（无性生殖）或有性生殖，交由下一代繁殖下去以避免灭绝，这是类生命现象的基础。此外，生物还能对外界的刺激做出相应反应，能与外界的环境相互依赖、相互促进，遗传物质也在此过程中，不断的重组、变异，并一代一代往下传递。可以说，地球上的所有生物，都是在与环境（包括生物和非生物）的斗争中生存下来的。

蚜虫，俗称腻虫、蜜虫等，是一类以植物汁液为食的昆虫，包括蚜总科（学名：Aphidoidea）下的所有成员。蚜虫很可能早在2 亿8000 万年之前的二叠纪早期就已经出现，已知最古老的蚜虫化石是来自三叠纪的物种Triassoaphis cubitus Evans。蚜虫的物种数量曾经很少，但随着1 亿6000 万年前被子植物的出现而开始增长，被子植物也使得蚜虫开始特异化，分化成专一在特定种类或某些种类植物上取食的不同的蚜虫。现如今，蚜虫已成为世界上种类最多、分布最广、危害最严重的害虫之一，目前已发现的有10 个科4400 余种，其中大约有250 种对农林和园艺产业具有重要影响。

蚜虫个体小，种群数量巨大，兼孤雌生殖和有性生殖，繁殖速度非常快。孤雌生殖主要发生在初代寄主上，春天时，随着温度回升，蚜虫卵孵化成干母，干母直接进行孤雌生殖，不需要两性结合，直接胎生产出下一代小蚜虫，且可持续多代，且多数均为雌性，因这个时间也是植物快速生长的时期，幼嫩组织来源丰富，“鲜嫩可口”，给蚜虫提供了充足的食物，也促进了蚜虫的快速大量繁殖。如甘蓝蚜（Brevicoryne brassicae）能够在一个生长季繁殖41 代雌性，如果全部成活的话，可以达到1.5×1027个后代，简直是天文数字了！

蚜虫如此来势汹汹，植物们快要倒霉了，农民朋友可得当心呀！

桃树起源于我国西北地区，虽比不上蚜虫，但栽培历史也有3000 年以上，据说在云南昆明还发现了距今260 万年前的桃核。桃树现已遍布欧洲、美洲、非洲、大洋洲各地，2020 年栽培面积达152.7 万公顷，产量2 643.3 万吨，我国的栽培面积和产量分别为86.7 万公顷和1 663.4 万吨，占世界的一半以上。

分布如此之广的桃树和蚜虫，碰到一起看来是不可避免了，他们之间会发生怎样的故事呢？

桃蚜是影响桃树生长的主要害虫之一。每到春季，桃花开放的时候，就会看到在桃花萼筒里或是外边，趴着几只蚜虫或一家老小，在一起美美地用餐。到桃新梢长出来后，这些蚜虫又拖家带口地转移到最嫩的新梢顶端开始享受美食了。而果农种植的桃树这时候可就倒霉了，花被蚜虫啃得坑坑洼洼，失去了原来圆满的曲线；叶片也变得扭曲皱缩，没办法尽情伸展，享受阳光；刚伸出来的新梢，也浑身发痒，扭曲身段，不能挺直腰杆，长高高了；连幼小的果实，也被叮的白一块，青一块，还有的灰头土脸（图1）。这都是由桃蚜分泌的蜜露发霉引起的，再粘点灰啥的，没脸见人了……

图1 早春桃树不同组织器官受桃蚜危害症状

难道桃树就这样任“蚜”宰割，没有办法了吗？

哎哟，看看这一棵，别的桃树都被啃的光秃秃、没精打采的了，它怎么还亭亭玉立、生机盎然呢？

原来这是一棵对桃蚜产生了抗性的桃树，蚜虫都不吃。桃树对桃蚜的抗性是怎么产生的呢？科学家经过研究，发现了其中的奥秘。原来，在早期的时候，桃树不是像现在这样都是嫁接无性繁殖的，而是通过自然授粉，用种子播种繁殖的。用种子繁殖的桃树，每一棵的遗传物质都经过了重组，含有不同的基因，同时也在繁殖的过程中发生着各种不同的变异，就像油桃、蟠桃、寿星桃等，都是在长期繁殖过程中偶然产生的，这些变异经过自然或人工选择而留了下来，就形成了现在丰富多彩的桃子。也有一些变异由于导致了桃树的缺陷，不能适应环境的需求，就随着桃树的死亡而丢失了。当然也还有很多变异人们看不出来，但或许有一天，这些变异会对桃树的生存产生关键作用。这棵不让桃蚜吃的桃树就具备了这种特异功能（抗性），能够避开了桃蚜的攻击正常生长，具有更强的生存能力，这种抗性，在桃树长期的繁殖过程中被有意或无意保存了下来，成为如今抗蚜育种的重要种质资源（图2）。

图2 感蚜桃树（左）与抗蚜桃树（右）对比

经过科学家的深入研究，发现赋予桃树这种特异功能的是植物体内一种特定的蛋白。在蚜虫取食桃树汁液时，会向植物体内注射一些唾液蛋白，让食物变得更好吃或更容易消化，如果桃树不能识别这些蛋白，桃蚜虫就会持续取食，导致桃树的生长异常。而一旦桃树识别出这种入侵，就像前面说的这棵有特异功能的桃树，体内含有特定的识别蛋白，获得了敌人攻击的信号，这些蛋白就会将入侵信号传递给生产工厂，调动植物体内一系列生化反应，制造出排斥或毒害蚜虫的物质，将蚜虫赶走。植物体内这种特定的蛋白也是由遗传物质的变异产生的，并能够一代代传递下去。

正常情况下，果农如果想控制住桃蚜的危害，就必须在桃蚜刚开始出现时就往树上喷一些杀虫剂杀死这些害虫，但由于蚜虫数量庞大，总有少数甚至个别不怕农药的蚜虫成为漏网之鱼，这些不怕农药的蚜虫也会慢慢增多，导致果农原来打的药不见效了，或者是需要加大浓度，时间久了，就需要研发新的农药来防控蚜虫，新农药的研发可不是一朝一夕的事，要耗费大量的人力物力和巨额的投入，使防治成本越来越高。

那么，是否可以利用有特异功能的桃树来防控蚜虫呢？答案是肯定的，只是已知的携带抗性的桃树多数来自野生或半野生的材料，果实经济性状较差，距离真正生产用的栽培品种，还有很大距离，需要用这些有抗性的桃树与栽培品种杂交，在后代中选择有抗性的且果实较好的桃树，再一代代的继续杂交改良，直到果实达到普通栽培品种的水平，就可以在生产上推广了（图3）。到时候，果农在防治桃蚜时就能轻松不少了。目前，育种家已连续开展了几十年的工作，利用抗性资源进行的育种工作已进行了6～7代，相信用不了多久，具有特异功能的桃树品种就会送到果农的手里，少打药就可以生产出同样品质的桃了，这样的桃农药残留更少，也更安全。