【基改作物】是「狼來了」嗎?基改小麥趕不走害蟲

蚜蟲與寄生蜂。圖片來源:Science
蚜蟲與寄生蜂。圖片來源:Science

撰文|葉綠舒

蚜蟲(aphids)是小麥的主要害蟲之一。牠不只是吸取小麥的汁液,影響了收穫量而已;為了要找個安全的地方下蛋,有些蚜蟲為了產卵,還會在葉片上注射毒素,使葉片枯黃縐折,好製造一個可以安全產卵的地方;另外,蚜蟲也是許多病毒的媒介。頭痛的是,很多蚜蟲都已經對農藥有抗藥性了。

不過,蚜蟲還是有其天敵,包括寄生蜂以及瓢蟲等。當蚜蟲被寄生蜂攻擊時,會釋放出一種倍半萜費洛蒙(E)-β-farnesene(Eβf)警告周圍的蚜蟲,於是還沒有被攻擊的蚜蟲們便開始四散奔逃。除此之外,Eβf還能把寄生蜂吸引來,捕捉更多的蚜蟲!

來自英國洛桑研究所(Rothamsted Research)的科學家們認為,如果能夠讓小麥可以隨時隨地釋放Eβf,或許這樣可以使小麥免於被蚜蟲入侵?

聽起來像個蠻好的想法。而且,1983年科學家也在一種野生馬鈴薯中發現它會製造Eβf來趕走蚜蟲、吸引寄生蜂。於是,研究團隊便開始試著讓小麥可以表現Eβf。

研究團隊將薄荷裡面的一個類似於Eβf合成酶的酵素略加改造後,將這個酵素以及另一個稱為FPPS的酵素(負責合成更多Eβf合成酶的受質)轉入植物後,它便可以合成Eβf了。一開始先轉入阿拉伯芥,也得到了滿意的成果後,於是便開始進行小麥的轉殖。但是在小麥裡酵素的表現卻不是那麼令人滿意,也造成Eβf的產量低到無法偵測。最後,研究團隊把兩個酵素都放進葉綠體中,才能夠偵測到令人滿意的Eβf表現量。

得到可以表現Eβf的基改小麥後,緊接著就要測試是否能驅蟲了。實驗室的測試結果OK,但是接著的田間測試,一開始就差點做不成!原來在測試前,被「Take the Flour Back」這個團體聽到消息,威脅要把測試的基改小麥連根拔起;後來經過科學家們的公開呼籲以及媒體辯論後,終於可以進行田間測試了。只是,為了防止轉殖基因外流以及可能的人為破壞,籬笆與安全措施總共花了兩百二十萬英鎊,足足可以養整個研究團隊十五年。研究團隊測試了三批小麥:2012與2013春播,以及2013秋播。令人失望的是,田間測試的結果發現:2012與2013年春播的小麥,轉殖基因好像一點用也沒有;表現Eβf的基改小麥上面的蚜蟲數目並沒影顯著減少。2013年秋播的好像有一點點差別,不過也在誤差範圍內。

到底是怎麼回事?會是因為那兩年的夏天又濕又冷,造成蚜蟲比往年都少的緣故嗎?還是因為基改小麥跟蚜蟲不一樣的行為:蚜蟲只有在被咬的時候才會大量釋放出Eβf,而基改小麥是隨時隨地都在釋放,就像狼來了的故事一樣,當你一直喊著「寄生蜂來了」,最後就沒有人理你了?研究團隊在實驗室中測試時也發現,如果讓蚜蟲連續接觸Eβf五代,這些蚜蟲對Eβf的反應就會減弱很多;尤其是穀物蚜蟲(grain aphid,Sitobion avenae),幾乎就不反應了。而野生馬鈴薯雖然會利用Eβf來驅趕蚜蟲,但它的Eβf是由特別的葉毛來釋放,可能也不是一天24小時、一週七天這樣不間斷的釋放。

所以,是否要想辦法讓小麥只有在蚜蟲靠近的時候才施放Eβf呢?這可難了...!

參考文獻:
John A. Pickett et. al., 2015. The first crop plant genetically engineered to release an insect pheromone for defence. Scientific Reports.

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作者:葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授,科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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