桃樹與桃蚜的斗爭

牛 良，潘 磊，曾文芳，崔國朝，王志強

（中國農(nóng)業(yè)科學院鄭州果樹研究所 鄭州 450009）

地球是一個由眾多生物組成的生態(tài)圈。生物，是指具有動能的生命體，生物最重要和最基本的特征在于生物能進行新陳代謝和遺傳，前者說明所有生物一定會具備合成代謝以及分解代謝（即完全相反的兩個生理反應過程）特征，并且可以將遺傳物質(zhì)進行復制，通過自我分裂生殖（無性生殖）或有性生殖，交由下一代繁殖下去以避免滅絕，這是類生命現(xiàn)象的基礎。此外，生物還能對外界的刺激做出相應反應，能與外界的環(huán)境相互依賴、相互促進，遺傳物質(zhì)也在此過程中，不斷的重組、變異，并一代一代往下傳遞?？梢哉f，地球上的所有生物，都是在與環(huán)境（包括生物和非生物）的斗爭中生存下來的。

蚜蟲，俗稱膩蟲、蜜蟲等，是一類以植物汁液為食的昆蟲，包括蚜總科（學名：Aphidoidea）下的所有成員。蚜蟲很可能早在2 億8000 萬年之前的二疊紀早期就已經(jīng)出現(xiàn)，已知最古老的蚜蟲化石是來自三疊紀的物種Triassoaphis cubitus Evans。蚜蟲的物種數(shù)量曾經(jīng)很少，但隨著1 億6000 萬年前被子植物的出現(xiàn)而開始增長，被子植物也使得蚜蟲開始特異化，分化成專一在特定種類或某些種類植物上取食的不同的蚜蟲。現(xiàn)如今，蚜蟲已成為世界上種類最多、分布最廣、危害最嚴重的害蟲之一，目前已發(fā)現(xiàn)的有10 個科4400 余種，其中大約有250 種對農(nóng)林和園藝產(chǎn)業(yè)具有重要影響。

蚜蟲個體小，種群數(shù)量巨大，兼孤雌生殖和有性生殖，繁殖速度非?？?。孤雌生殖主要發(fā)生在初代寄主上，春天時，隨著溫度回升，蚜蟲卵孵化成干母，干母直接進行孤雌生殖，不需要兩性結(jié)合，直接胎生產(chǎn)出下一代小蚜蟲，且可持續(xù)多代，且多數(shù)均為雌性，因這個時間也是植物快速生長的時期，幼嫩組織來源豐富，“鮮嫩可口”，給蚜蟲提供了充足的食物，也促進了蚜蟲的快速大量繁殖。如甘藍蚜（Brevicoryne brassicae）能夠在一個生長季繁殖41 代雌性，如果全部成活的話，可以達到1.5×1027個后代，簡直是天文數(shù)字了！

蚜蟲如此來勢洶洶，植物們快要倒霉了，農(nóng)民朋友可得當心呀！

桃樹起源于我國西北地區(qū)，雖比不上蚜蟲，但栽培歷史也有3000 年以上，據(jù)說在云南昆明還發(fā)現(xiàn)了距今260 萬年前的桃核。桃樹現(xiàn)已遍布歐洲、美洲、非洲、大洋洲各地，2020 年栽培面積達152.7 萬公頃，產(chǎn)量2 643.3 萬噸，我國的栽培面積和產(chǎn)量分別為86.7 萬公頃和1 663.4 萬噸，占世界的一半以上。

分布如此之廣的桃樹和蚜蟲，碰到一起看來是不可避免了，他們之間會發(fā)生怎樣的故事呢？

桃蚜是影響桃樹生長的主要害蟲之一。每到春季，桃花開放的時候，就會看到在桃花萼筒里或是外邊，趴著幾只蚜蟲或一家老小，在一起美美地用餐。到桃新梢長出來后，這些蚜蟲又拖家?guī)Э诘剞D(zhuǎn)移到最嫩的新梢頂端開始享受美食了。而果農(nóng)種植的桃樹這時候可就倒霉了，花被蚜蟲啃得坑坑洼洼，失去了原來圓滿的曲線；葉片也變得扭曲皺縮，沒辦法盡情伸展，享受陽光；剛伸出來的新梢，也渾身發(fā)癢，扭曲身段，不能挺直腰桿，長高高了；連幼小的果實，也被叮的白一塊，青一塊，還有的灰頭土臉（圖1）。這都是由桃蚜分泌的蜜露發(fā)霉引起的，再粘點灰啥的，沒臉見人了……

圖1 早春桃樹不同組織器官受桃蚜危害癥狀

難道桃樹就這樣任“蚜”宰割，沒有辦法了嗎？

哎喲，看看這一棵，別的桃樹都被啃的光禿禿、沒精打采的了，它怎么還亭亭玉立、生機盎然呢？

原來這是一棵對桃蚜產(chǎn)生了抗性的桃樹，蚜蟲都不吃。桃樹對桃蚜的抗性是怎么產(chǎn)生的呢？科學家經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)了其中的奧秘。原來，在早期的時候，桃樹不是像現(xiàn)在這樣都是嫁接無性繁殖的，而是通過自然授粉，用種子播種繁殖的。用種子繁殖的桃樹，每一棵的遺傳物質(zhì)都經(jīng)過了重組，含有不同的基因，同時也在繁殖的過程中發(fā)生著各種不同的變異，就像油桃、蟠桃、壽星桃等，都是在長期繁殖過程中偶然產(chǎn)生的，這些變異經(jīng)過自然或人工選擇而留了下來，就形成了現(xiàn)在豐富多彩的桃子。也有一些變異由于導致了桃樹的缺陷，不能適應環(huán)境的需求，就隨著桃樹的死亡而丟失了。當然也還有很多變異人們看不出來，但或許有一天，這些變異會對桃樹的生存產(chǎn)生關鍵作用。這棵不讓桃蚜吃的桃樹就具備了這種特異功能（抗性），能夠避開了桃蚜的攻擊正常生長，具有更強的生存能力，這種抗性，在桃樹長期的繁殖過程中被有意或無意保存了下來，成為如今抗蚜育種的重要種質(zhì)資源（圖2）。

圖2 感蚜桃樹（左）與抗蚜桃樹（右）對比

經(jīng)過科學家的深入研究，發(fā)現(xiàn)賦予桃樹這種特異功能的是植物體內(nèi)一種特定的蛋白。在蚜蟲取食桃樹汁液時，會向植物體內(nèi)注射一些唾液蛋白，讓食物變得更好吃或更容易消化，如果桃樹不能識別這些蛋白，桃蚜蟲就會持續(xù)取食，導致桃樹的生長異常。而一旦桃樹識別出這種入侵，就像前面說的這棵有特異功能的桃樹，體內(nèi)含有特定的識別蛋白，獲得了敵人攻擊的信號，這些蛋白就會將入侵信號傳遞給生產(chǎn)工廠，調(diào)動植物體內(nèi)一系列生化反應，制造出排斥或毒害蚜蟲的物質(zhì)，將蚜蟲趕走。植物體內(nèi)這種特定的蛋白也是由遺傳物質(zhì)的變異產(chǎn)生的，并能夠一代代傳遞下去。

正常情況下，果農(nóng)如果想控制住桃蚜的危害，就必須在桃蚜剛開始出現(xiàn)時就往樹上噴一些殺蟲劑殺死這些害蟲，但由于蚜蟲數(shù)量龐大，總有少數(shù)甚至個別不怕農(nóng)藥的蚜蟲成為漏網(wǎng)之魚，這些不怕農(nóng)藥的蚜蟲也會慢慢增多，導致果農(nóng)原來打的藥不見效了，或者是需要加大濃度，時間久了，就需要研發(fā)新的農(nóng)藥來防控蚜蟲，新農(nóng)藥的研發(fā)可不是一朝一夕的事，要耗費大量的人力物力和巨額的投入，使防治成本越來越高。

那么，是否可以利用有特異功能的桃樹來防控蚜蟲呢？答案是肯定的，只是已知的攜帶抗性的桃樹多數(shù)來自野生或半野生的材料，果實經(jīng)濟性狀較差，距離真正生產(chǎn)用的栽培品種，還有很大距離，需要用這些有抗性的桃樹與栽培品種雜交，在后代中選擇有抗性的且果實較好的桃樹，再一代代的繼續(xù)雜交改良，直到果實達到普通栽培品種的水平，就可以在生產(chǎn)上推廣了（圖3）。到時候，果農(nóng)在防治桃蚜時就能輕松不少了。目前，育種家已連續(xù)開展了幾十年的工作，利用抗性資源進行的育種工作已進行了6～7代，相信用不了多久，具有特異功能的桃樹品種就會送到果農(nóng)的手里，少打藥就可以生產(chǎn)出同樣品質(zhì)的桃了，這樣的桃農(nóng)藥殘留更少，也更安全。

圖3 抗蚜桃品種的改良過程

也有朋友可能會問，這些蚜蟲都不吃的桃樹，會不會對人有什么害處??？這個大家完全可以放心，產(chǎn)生抗性的這些基因，原本就是存在于桃樹中的，并沒有經(jīng)過任何的人工修改，完全是純天然的。經(jīng)過多年多代改良、攜帶抗性基因的桃每一代都是經(jīng)過育種家品嘗后篩選出來的，大可不必擔心。