農藥在農作物病蟲害防治發揮過重要作用。但大量農藥使用的弊端也逐步顯露，如增加生產成本、農藥殘留超標、作物藥害、環境污染和農藥中毒等，特別是長期噴施農藥會誘發害蟲產生抗藥性，導致大劑量的農藥都無法殺死害蟲。

      鱗翅目的棉鈴蟲、玉米螟蟲等危害棉花和玉米生長，是導致植物嚴重減產的主要罪魁禍“蟲”。如玉米螟不僅造成玉米減產10%~30%，同時誘發籽粒因感染黃曲霉毒素等真菌引起的霉變，嚴重影響玉米籽粒的品質。蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）產生的Bt蛋白對已知的500多種鱗翅目、鞘翅目和雙翅目等害蟲有特異性的殺死作用。

      Bt蛋白以原毒素形式存在，進入到昆蟲的消化道后，利用腸道內的蛋白酶水解將原毒素轉型為毒性多肽分子，并與昆蟲腸道上皮細胞表面的特異受體結合，誘發細胞膜穿孔甚至裂解，導致昆蟲死亡。Bt蛋白這種特異型、標靶性的防治效果很神奇，對沒有這種特異受體的其它昆蟲、人、哺乳動物和家禽而言，都是無毒害的，是一種能正常消化的普通蛋白質，所以其安全性毋庸置疑。在美國轉基因抗蟲作物商業化應用之前，Bt生物農藥已廣泛使用數十年，其安全性得到驗證。美國國家環境保護局（EPA）和美國食品藥品監督管理局（FDA）在批準轉基因抗蟲作物上市前，充分的安全評價實驗證實轉基因抗蟲作物的安全性。

      科學家將Bt基因轉入玉米和棉花等作物中，產生的Bt蛋白就可以殺死玉米螟和棉鈴蟲等害蟲，開啟了轉Bt基因抗蟲農作物研發與應用的新時代。但Bt基因的發現和轉基因應用經歷了近百年的歷程。

      1901年，日本學者Ishiwata捕獲家蠶猝倒病的元兇，首次分離出一種能夠殺死家蠶的細菌。

      1911年，德國科學家Ernst Berliner分離這種細菌并命名蘇云金芽孢桿菌，提出了用該菌防治農業害蟲的設想。

      1938年，第一例商業化的Bt殺蟲劑在法國上市。目前，蘇云金芽孢桿菌殺蟲制劑在殺蟲防蟲仍舊功效不減。

      1956年，Angus發現蘇云金芽孢桿菌的殺蟲利器就是其伴孢晶體蛋白，取名為Bt毒蛋白。

      1987年，第一個轉基因植物——轉Bt基因煙草在比利時誕生。

      1988年，孟山都公司利用Bt基因獲得第一批轉基因抗蟲棉。

      1995年，轉Bt基因玉米、棉花和馬鈴薯作物首次在美國和加拿大商品化。

      種植轉基因抗蟲農作物大幅度降低了農藥的使用量，減少了害蟲造成的損失，相對于農藥只對在作物表面的害蟲有效，轉基因抗蟲作物對藏在植株內部的害蟲，如莖稈種歐洲玉米螟和棉花球里的棉鈴蟲有很好的防治效果。2010年美國種植的Bt作物已有40余種，全球抗蟲作物種植面積達到了5860萬公頃。2022年美國Bt玉米和Bt棉花種植面積占比分別達84%和89%。在中國，Bt抗蟲轉基因棉花成為種植面積最大的轉基因抗蟲作物，占棉花總種植面積的90%以上。近10年來，轉基因抗蟲和抗除草劑玉米、大豆和棉花在全球大面積推廣，轉基因種子的年產值就達到62億美元，有效減少農藥使用、提高作物產量與品質，促進了農業生產方式的變革和可持續發展。

左：生物育種玉米、右：常規玉米

      來源丨光明網：轉Bt基因抗蟲農作物風靡全球

      作者丨科普作者：張海文 中國農業科學院生物技術研究所研究員；配圖制作：孫欣悅

      編輯丨農財君

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