4月30日，浙江大学学术委员会公布“浙江大学2014年度十大学术进展”。农学院陈学新教授主持完成的“访花昆虫及其对水稻转基因流的影响”入选“浙江大学2014年度十大学术进展”项目，张传溪教授主持完成的“稻飞虱-内共生真菌-内共生细菌互补基因组解析”入选“浙江大学2014年度十大学术进展提名”项目。
项目简介：访花昆虫及其对水稻转基因流的影响
水稻是人类的主要粮食作物，供养着人类一半以上的人口。水稻是一种自花授粉作物，主要依靠自然风传播花粉。因此，千百年来访花昆虫在水稻授粉中的作用一直未被关注。但是，在转基因作物生态安全备受争议的背景下，访花昆虫在水稻花粉传播中的作用开始引起人们的极大关注。那么，访花昆虫究竟能否传播水稻花粉而引起水稻的异花授粉？
针对这一前沿性科学问题，陈学新教授领衔的研究团队，围绕访花昆虫及其对水稻转基因流的影响机制进行了创新性研究。五年多的系统性、多学科协同攻关的研究结果于2014年6月27日在英国生态学会主办的国际著名期刊《Journal of Applied Ecology》上在线发表。该成果一经发表，就受到国际学术界广泛关注，7月3日《Nature》在第一时间以“Rice pollen goes the distance”为题重点介绍了这一重要原创研究成果。
本项目完成了世界上迄今为止针对水稻访花昆虫及其携带花粉的时空跨度最大的系统研究，不但发现水稻扬花期有多达510余种昆虫访花，而且发现其中许多种类，特别是多种蜜蜂，平均每头能携带400多粒水稻花粉。意大利蜜蜂在不同地理区域总是有规律地访问水稻花并采集花粉，能将水稻花粉携带到距离花粉源至少500米以外的地方，而且这些花粉81%仍具有活性，这比之前人们认识到的风传水稻花粉100米的距离要远得多，突破了目前学术界对水稻花粉传播的传统认识。以转基因水稻作为花粉供体，常规水稻母本作为受体，经三年田间重复网罩试验，对150万粒常规水稻F1代种子的生物测定和分子检测表明，有蜜蜂授粉试验区的杂交率比没有蜜蜂授粉的提高了4～15倍，表明蜜蜂访花能显著提高花粉介导的水稻基因流。
本项研究结果在人类历史上首次揭示了自花授粉的水稻还存在虫媒介导的异花授粉途径；更新了人类对访花昆虫促进水稻异花授粉的认识，赋予了水稻传粉生物学以全新的内容和机制，更重要的是，这一研究结果对于其他自花授粉植物或风媒植物具有普遍意义；对转基因水稻而言，有可能存在访花昆虫引起的长距离转基因逃逸的风险。
项目简介：稻飞虱-内共生真菌-内共生细菌互补基因组解析
褐飞虱是水稻的头号害虫，该虫一生只刺吸水稻韧皮汁液，会产生长翅和短翅2种类型，短翅型繁殖速度快，而长翅型则能在环境不利时迁飞到合适的生活环境。该虫长翅型成虫每年从东南亚国家经长距离迁飞进入我国，近几十年频频爆发，对我国粮食安全构成很大威胁。同时繁殖力高、抗药性强，还能快速适应抗性水稻品种，极难防治，是一种“国际性、迁飞性、爆发性、毁灭性”的大害虫。
在进化过程中，褐飞虱与一种称为“YLS”的子囊真菌和一种细菌组成了共生体。但是“虫-真菌-细菌”是如何互相帮助，以致造成该虫如此猖獗的详细机理并不清楚。为了探索该害虫防治新途径，浙江大学昆虫科学研究所联合国内外多家单位，成功解析了“褐飞虱-YLS-内共生细菌”三位一体的互补基因组。例如，褐飞虱吸取的水稻汁液中缺乏组氨酸、精氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋(甲硫)氨酸、苏氨酸、赖氨酸、缬氨酸，分析发现褐飞虱基因组缺少了10种必需氨基酸合成的代谢通路，但YLS基因组拥有这10种必需氨基酸合成的代谢通路的所有基因，能帮助褐飞虱合成全部这些氨基酸；水稻汁液缺乏氮素营养，YLS和褐飞虱基因互补形成了氮素循环的完整途径。褐飞虱蜕皮需要甾醇物质，而自身不能合成，但可以与YLS一起形成完整的必需甾醇合成途径。另外，YLS和褐飞虱不能合成维生素B族，但共生细菌带有完整的各种维生素B族合成途径。成果首次描绘了位于宿主脂肪体内的真菌如何与昆虫在多条代谢通路上互补共生，解释了共生真菌和细菌是如何与宿主“狼狈为奸”，使褐飞虱能仅依赖水稻汁液就能快速繁殖成灾。
本研究成果为通过切断褐飞虱-共生真菌-共生细菌营养途径防治害虫提供了新视野，今后有望开发通过“抑菌”达到“治虫”的防治褐飞虱新方法。本研究成果同时为基于RNAi新技术防治褐飞虱提供了潜在高效基因靶标，也给后续的该虫可塑性发育机理、不同种群间差异、迁飞途径的研究提供了基因组基础，例如张传溪教授团队最近在Nature发表文章揭示了褐飞虱长短翅型可塑性发育的分子机制，就是在本基础上深入研究完成的。
（农学院党政办公室）
