说起“转基因”技术在国内的发展可谓是命运多舛，从最初的国家重点扶持发展到如今人们谈转色变，各种农作物甚至特意标注“非转基因”，几乎成了过街老鼠，人人喊打。转基因技术难道真的这么可怕，这么违反自然规律？近期的研究结果似乎给出了不同的答案:基因从一种生物转移到另一种生物的现象在自然界的广泛发生的自然而然的事情。我们煞费苦心的给自己种植的没有使用转基因技术的农作物打上“非转基因”的标签，可事实上农作物可能已经背着我们偷偷自己“转基因”了！与农作物密切接触的害虫们也是，可以跨越动植物间的壁垒，“偷窃”植物的基因！是不是很蒙圈？一起来看看吧。
先说说植物自己转基因的事。近期，由英国谢菲尔德大学领导的研究团队发表在《New phyologist（新植物学家）》上的一项新研究表明，在全球范围内种植的禾本科植物，如小麦、玉米、水稻和大麦等，竟然可以跨越广泛的进化距离将遗传物质从一种植物转移到另一种植物中。这一发现为开发更能抵抗气候变化影响的作物提供了重要信息，并将有助于解决粮食安全问题。
这种基因转移过程被称为侧向基因转移（LGT，也称横向基因转移）。额，不管是横转还是侧转，反正是转基因了。那为啥会有这样的现象呢？有啥好处么？还是与进化和适应有关。一个物种的适应潜力受到其进化史、现有遗传变异数量和新突变的限制，LGT使其能够通过在已经进化出重大生殖障碍的品系之间交换遗传物质来克服这些限制。它是一种强大的进化力量，对物种及其后代的进化轨迹产生深远影响。LGT可以使作物向着更快、更高、更强生长，并能迅速适应新环境。
在这项研究中，研究人员使用系统发育基因组学方法将17种不同的草基因组进行了扫描，并对它们之间的LGT进行量化。采样的物种属于五种不同的禾本科植物，涉及8000多个物种，占整个家族多样性的70%以上。每一种植物都由至少两个不同的物种代表，这使研究人员可以监测它们之间转移的基因数量。此外，这些物种还代表了它们各自的驯化状态、生长策略、基因组信息和倍性水平。研究人员发现，在所筛选的17个物种中，都发生了侧向基因转移（LGT）。不仅野生物种中能检测到LGT，而且主要作物品种中也能检测到。例如，玉米（Zea mays）从虎尾草亚科（Chloridoideae）和黍亚科（Paniceae）“转”来了11个LGT；而小麦（Triticum aestivum）从高粱族（Andropogoneae）、虎尾草亚科（Chloridoideae）和黍亚科（Paniceae）那里“转”来了10个LGT。研究人员表示，这些侧向基因转移（LGT）可能对作物有益，因为转移的基因位点包括一些与非生物胁迫耐受性和抗病性有关的功能。通过从'邻居'那里借来基因，禾本科植物走上了一条进化捷径。
这项新发现迫使我们重新考虑对转基因粮食作物的看法，因为现实是：无论野生物种，还是农作物都在使用与转基因技术非常相似的过程。侧向基因转移（LGT）可以使遗传物质跨越更广泛的进化距离，这意味着它可能比通过有性繁殖和染色体重组进行杂交产生更大的影响。虽然，我们还不知道这是如何发生的，也不知道其全部影响是什么，但侧向基因转移确实广泛存在于禾本科植物中，也就是我们大部分食用的农作物。我们在它们中检测到了外源DNA，这表明外源DNA并不局限在具有特定性状的物种。
论文链接：http://dx.doi.org/10.1111/nph.17328
接下来再说说害虫偷基因的事，既然植物都能相互间转基因，而且好处大大的，动物们也不甘落后。2021年3月26日，顶尖学术期刊《细胞》在线发表了一篇由中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队领衔的重磅研究论文。这项研究在国际上首次揭示昆虫能通过水平基因转移的方式，“偷窃”植物基因，协助自己分解植物的有毒分子。用植物自己的基因来对付植物制造的毒物？嗯，有点以己之矛攻己之盾的意思。
在漫长的进化道路上，植物和昆虫共同进化出了一种复杂的关系。一方面，作为许多昆虫的食物，植物为了保护自己，会产生各种各样有毒的次生代谢物质。另一方面，为了能继续吃这些植物，昆虫也会进化出耐受这些有毒分子的能力。对于植物的次生代谢物质，过去已经有了许多研究。然而对于昆虫如何进化出耐受机制，人们却所知甚少。
在这项研究里，科学家们把注意力放在了叫做烟粉虱（Bemisia tabaci）的一类“超级害虫”上。这类害虫能危害600多种不同的植物，想必体内一定有什么特殊之处，才能让它们免受植物防御性分子的影响。
烟粉虱（图片来源：360图片）
在这项研究中，科学家们通过比较基因学和生物信息学的方法，在烟粉虱的基因组里发现了一个名为BtPMaT1的基因。有意思的是，这条基因来源于植物，在其它昆虫的基因组里都不存在。这条基因编码了“酚糖丙二酰基转移酶”，它恰恰能够分解植物中具有毒性的酚糖类物质。在植物体内，它能帮助植物细胞分解酚糖，防止这类有毒分子积累所带来的损伤。而当烟粉虱“偷走”了这个基因后，这个来自植物的安全阀摇身一变，成为了昆虫的保护伞，让它们肆意妄为地以不同植物为食。
研究人员们通过分析，确认这一事件属于“基因水平转移”（HGT），即将遗传物质传递给非子代细胞的其它细胞。据估算，大约发生在3500万年前，烟粉虱从植物体内“偷”走了这条基因。这一切是如何发生的呢？参与本研究合作的Ted Turlings教授猜测，这可能是一种植物病毒获取了BtPMaT1基因，再被烟粉虱吞入体内。出于某种机制，这种病毒把BtPMaT1基因整合入了烟粉虱的基因组里。“这当然是个可能性极低的事件，” Turlings教授说，“但考虑到几百万年的时间里，有数十亿计的昆虫、病毒和植物可能参与其中，一旦事件发生，且获得的基因对昆虫有利，就会在进化上具有优势，并广为传播。”
找到了烟粉虱不受酚糖类物质影响的分子机理，研究人员们也随之开发出了有效的防治方法。张友军团队设计了一种小干扰RNA，并将其引入番茄内。当烟粉虱吃下这些植物后，体内就会积累这种小干扰RNA分子，从而抑制BtPMaT1基因的表达，从而显著增加成虫的死亡率，并抑制其产卵。更重要的是，这种方法具有高度特异性，只针对烟粉虱进行防控，而不会影响到其它对照的昆虫（蚜虫和二斑叶螨）。哈哈，道高一尺，魔高一丈，烟粉虱自以为神不知鬼不觉的偷走了植物的BtPMaT1基因就能是无忌惮的大吃特吃植物了，谁知，科学家技高一筹，找到了破解的办法。该研究解释了烟粉虱对多种农作物惊人寄主适应性的原因，为研发烟粉虱的精准绿色防控技术提供了全新的思路。
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