从植物到动物的功能性基因转移首次被证实

3月25日电 烟粉虱是联合国粮农组织(FAO)认定的唯一一种“超级害虫”，具有类似“以矛攻盾”的能力：它从寄生植物中获得了防御基因。这是自100多年前现代生物学诞生以来，首次证实植物和动物之间存在功能性水平基因转移的研究。25日，国际顶级科学期刊《细胞》在线发布了中国农业科学院蔬菜花卉研究所张佑军团队经过20年的跟踪研究后的这一惊人发现。

“大自然是如此精致神奇”。该团队负责人、中国农业科学院蔬菜花卉研究所所长张佑军研究员表示，微妙之处在于，动植物之间存在一些已知或未知的相互作用，但现在我们知道，动植物之间也存在这种神奇的相互作用。

从2001年开始，张佑军对烟粉虱产生了兴趣，重点关注它为什么会有如此不寻常的“极端饮食”(已知它的食物“菜单”包括600多种植物)，同时也是病毒的超级载体(据报道它能传播300多种病毒)。而这也是容易爆发的主要原因。现代生物信息学、分子生物学、生物化学、转基因、生物测定等方法带来了研究突破的可能性。

第一次转机发生在2013年7月，当时张佑军的团队对烟粉虱的基因组进行了测序，发现了其体内的植物衍生基因。"当我们第一次发现它时，我们很惊讶。"该论文的第一作者、中国农业科学院蔬菜花卉研究所博士后杨泽忠说。之后，研究小组通过同源基因进化分析和异源蛋白表达技术，证实了它是一个名为PMaT的植物衍生基因。

张佑军解释说，在植物和昆虫的共同进化过程中，植物可以产生有毒的次生代谢产物(如最常见的酚糖)来抵御昆虫的攻击；但酚糖的过量表达不利于植物的生长发育，因此植物利用PMaT基因代谢酚糖以降低毒性。

烟粉虱将植物来源的PMaT解毒基因“盗用”到自己的BtPMaT1基因中(这一横向基因转移事件发生在3500万至8600万年前)。这些基因由几组由原子组成的碱基表达。被烟粉虱“偷走”后，它们的结构基本保持不变，功能大致相当。烟粉虱获得了“免疫”大多数植物的能力，是“用孩子的矛，攻孩子的盾”的巧妙生物防御策略。

本文将是我国农业害虫研究领域的第一篇《细胞》论文，将于4月1日作为封面文章正式发表。在审稿阶段，《细胞》的三位专业审稿人几乎以一种“欢呼”的态度对论文做出了积极的评价。