害蟲生防真菌林間應用的種群遺傳特征

　　2月28日，ISME Journal 在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心王成樹研究組牽頭完成的題為Population genomics and evolution of a fungal pathogen after releasing exotic strains to control insect pests for 20 years 的研究論文。該研究揭示使用白僵菌防治松毛蟲20年間真菌種群遺傳與進化特征。

　　隨著人們對食品及生態環境安全要求的不斷提高，環境友好的微生物殺蟲劑的應用獲得逐步提高。不同于經口取食、消化道感染的細菌及病毒殺蟲劑，殺蟲真菌由昆蟲體壁進行主動入侵感染，具有額外感染刺吸式害蟲的持續控制優勢，在世界范圍內達到了廣泛的應用。在我國，使用球孢白僵菌防治松毛蟲、玉米螟及地下害蟲，以及使用綠僵菌防治蝗蟲和水稻害蟲等均達到了大面積的應用，取得了良好的生態及經濟效益。但真菌殺蟲劑的應用是否感染非靶標昆蟲，以及釋放菌株能否在環境中長期宿存、并影響當地真菌種群結構等問題仍不十分清楚。

　　該論文針對在1995-1997年期間使用球孢白僵菌防治松毛蟲的皖南人工馬尾松林區，分別于放菌后近兩年、以及放菌后10年及20年的林區進行僵蟲標本采集、分離純化菌株，同時對放菌區外、國內其他地區采集的共277株白僵菌菌株進行種群遺傳分析。結果表明，釋放的白僵菌菌株在應用后的10年、20年仍存在于林間，但分離比例較低，對當地種群結構不造成明顯的影響；釋放菌株能夠“轉主寄主(host jumping)”而感染松毛蟲以外的非靶標昆蟲，但同當地菌株季節性感染不同昆蟲的“地方病”現象類似，不構成明顯的非靶標安全性問題；白僵菌菌株在林間以無性克隆式繁殖為主，但存在非隨機(non-random)有性繁殖的潛力，促進菌株間的遺傳重組；白僵菌種群每10年間會發生明顯的結構變化，但總體表現為平衡選擇及群體擴張的特征，這同菌株的遠距離傳播交換、多寄主感染性及遺傳重組等因素相關；選擇壓力分析表明，基因組結構中含有轉座子的區間多受到正選擇，其中涉及的編碼基因包括有較高比例的潛在效應子基因和快速進化的功能未知基因等。

　　該研究揭示了真菌—昆蟲環境互作過程中的“塹壕戰 (trench warfare)”、不同于植物病原菌“軍備競賽(arms race)”式的種群遺傳特征。論文研究成果為真菌殺蟲劑應用的環境安全性及持效性等優勢特點提供了理論支撐。