评估商业转基因玉米对主要仓储害虫抗性的功效及代际稳定性：保障粮食存储的关键研究

为探究 Bt 玉米在仓储环境中的抗虫性及代际稳定性，研究人员对比不同基因型和世代玉米，发现其对不同害虫抗性有差异且 F2代抗性下降。

　　

转基因玉米仓储抗虫研究：保障粮食安全的关键探索

在全球粮食生产的大舞台上，玉米（Zea mays L.）无疑是一位 “超级巨星”，它是世界上种植最广泛的主食作物之一，每年的种植面积高达 2 亿公顷。然而，玉米的 “成长之路” 却充满坎坷，在收获后的仓储阶段，它极易遭受各种害虫的侵袭。这些害虫就像隐藏在暗处的 “粮食窃贼”，不仅会降低玉米的品质，还会造成巨大的经济损失，严重威胁着全球的粮食安全。

传统的化学防治方法虽然能在一定程度上控制害虫，但长期使用会带来环境污染、害虫抗药性增强等问题。于是，转基因技术应运而生，转基因 Bt 玉米就是其中的代表。Bt 玉米含有源自苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）的基因，能产生对特定害虫有毒的 Cry 蛋白，在田间对欧洲玉米螟和西方玉米根虫等害虫的防治效果显著。但在仓储环境中，玉米面临的害虫种类更加复杂，不仅有鳞翅目害虫，还有鞘翅目害虫，而 Bt 玉米中的 Cry1Ab 蛋白主要针对鳞翅目害虫，这使得其在仓储环境中的抗虫效果存在不确定性。此外，农民储存的往往是 F₂代种子，这些种子是由 F₁代玉米自交或杂交产生的，其抗虫性状是否会发生变化也不得而知。

为了解开这些谜团，来自西班牙农业与食品研究技术中心（IRTA）的 J. Parsons、J. Riudavets 和 M. S. Lopes 等研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Journal of Pest Science》上。

研究人员选用了两组玉米基因型，包括 F₁代的转基因杂交种和近等基因系杂交种，以及 F₂代的转基因和近等基因系基因型。实验前，所有玉米粒都经过冷冻处理，以消除潜在的害虫和病原体污染。实验用的害虫包括麦蛾（Sitotroga cerealella）、玉米象（Sitophilus zeamais）和锯谷盗（Oryzaephilus surinamensis），它们均来自西班牙东北部的仓储设施，在实验室内饲养。实验时，将不同基因型和世代的玉米粒分别装入透明玻璃容器，每个容器放入 100g 玉米粒，并接入 20 只未区分性别的成虫，设置对照组，实验在可控环境中进行，持续 6 周。实验结束后，通过计数新羽化的成虫数量、评估玉米粒的损伤情况、测量虫粪重量和计算玉米粒的重量损失百分比等指标，来评估玉米的抗虫性。同时，运用广义线性模型（GLM）、主成分分析（PCA）等统计方法对数据进行分析。

不同玉米基因型对害虫成虫羽化的影响：研究发现，不同玉米基因型对三种害虫成虫羽化的影响各不相同。对于麦蛾，F₁代转基因玉米的抗性显著强于近等基因系，新羽化的成虫数量明显更少；F₂代转基因玉米的抗性虽有所下降，但仍比近等基因系表现出一定优势。对于玉米象，所有玉米类型上的新羽化成虫数量都较多，转基因玉米的抗性较低，且 F₂代转基因玉米比 F₁代更易受侵害。而锯谷盗在不同基因型玉米上的新羽化个体数量都较少，对玉米的影响较小。

玉米基因型对害虫造成的谷物损伤的影响：在谷物损伤方面，麦蛾对 F₁代近等基因系玉米的损伤程度远高于转基因玉米，而 F₂代转基因玉米的损伤反而高于近等基因系，且 F₂代的整体损伤程度比 F₁代更严重。玉米象对玉米的损伤在 F₂代也比 F₁代更严重，且转基因玉米的损伤程度高于近等基因系。锯谷盗对两种基因型玉米造成的损伤都较低。

虫粪产生量作为谷物损伤指标的分析：虫粪产生量同样能反映谷物损伤情况。麦蛾处理组中，F₁代近等基因系玉米产生的虫粪多于转基因玉米，F₂代两者差异不显著；玉米象处理组中，F₂代产生的虫粪显著多于 F₁代，且 F₂代转基因玉米产生的虫粪最多；锯谷盗处理组中，两种基因型玉米产生的虫粪都很少。

玉米粒重量损失情况：玉米粒重量损失结果显示，麦蛾处理下，F₁代的重量损失高于 F₂代，F₁代近等基因系的损失高于转基因玉米，F₂代两者差异不明显；玉米象处理下，F₂代的重量损失显著高于 F₁代，且 F₁代转基因玉米的损失高于近等基因系；锯谷盗处理下，两种基因型玉米的重量损失都较低。

主成分分析、相关性分析和变异系数分析：通过主成分分析发现，玉米粒重量损失百分比和受损玉米粒百分比等性状对总体变异的贡献较大；相关性分析表明，所有性状之间存在中度到高度的正相关；变异系数分析显示，玉米粒重量损失百分比的变异系数最低，是最稳定和精确的性状。

综合研究结果，转基因玉米对不同仓储害虫的抗性存在差异。对麦蛾，F₁代转基因玉米抗性较强，但 F₂代抗性下降，这可能与基因不完全遗传或转基因效果降低有关；对玉米象，现有转基因玉米的抗性不足，其更偏好转基因玉米，这可能与转基因带来的物理或化学性状改变有关，未来需要引入针对鞘翅目害虫的 Cry 蛋白来增强抗性；锯谷盗对完整玉米粒的危害较小，但会利用其他害虫造成的损伤进行繁殖，因此仍需关注仓储条件。此外，研究还发现玉米粒重量损失百分比可作为评估玉米抗虫性的关键指标，能简化抗性筛选过程。

这项研究为转基因玉米的仓储害虫防治提供了重要依据，有助于制定更有针对性的害虫管理策略，保障粮食安全。同时，也为后续研究指明了方向，如进一步探究 F₂代抗性下降的具体机制，以及开发更有效的抗鞘翅目害虫的转基因玉米等。