解读根瘤蚜：永远改变葡萄栽培的害虫

19 世纪末，葡萄根瘤蚜爆发，整个欧洲大陆的葡萄园遭受灭顶之灾，欧洲的葡萄栽培业也随之遭受重创。时至今日，这一灾难性事件仍是植物学家、昆虫学家和葡萄栽培学家研究的重点。最近发现的根瘤蚜基因组序列为继续与这种可怕的昆虫作斗争提供了希望的灯塔。

毁灭性害虫的历史

Phylloxera 的学名为 Daktulosphaira vitifoliae，是世界葡萄栽培史上最具破坏性的害虫。大面积的破坏始于 1863 年，法国是最初的中心。据估计，这种小生物毁灭了欧洲三分之二的葡萄园。有趣的是，它的原产地可以追溯到美国，并从那里踏上了前往欧洲海岸的危险旅程。

了解根瘤蚜

蚜虫是一种寄生在葡萄藤上的害虫，是一种与蚜虫关系密切的微小昆虫，具有明显的多态性。目前已知的 Phylloxera 有两种形态：

• 孤雌生殖型：这是一种雌性昆虫，无需与雄性交配即可繁殖后代。它们总是产生雌性后代。这些黄色小虫的大小在 0.3 到 1.4 毫米之间，有两种类型：一种是生活在叶片上的 gallicolas，另一种是生活在根部的 radicolas。
• 有性形态：由于没有口器，这些根瘤蚜虫不进食。

自从这次大爆发后，葡萄园就变得面目全非。可以理解的是，不仅要控制而且要抵御这种昆虫是当前研究的重点。

基因组方面的突破

在法国国家农业研究院（INRAE）进行的一项广泛研究中，根瘤蚜虫的 DNA 序列被揭开，发现了 2700 多个基因--这是一项重大突破。这一发现发表在 2020 年 7 月 23 日出版的科学杂志《BMC Biology》上，为制定更好的防治害虫策略奠定了基础，从而有望提高葡萄酒产量。

对生物体的DNA进行测序，不仅能识别基因，还能深入了解生物体。它生动地描绘了生物的历史及其进化联系，有助于重建生物的进化历程。有趣的是，研究发现欧洲根瘤蚜与纽约和密西西比河流域的根瘤蚜在基因上完全相同。

这项研究涉及从美国和欧洲不同地区采集样本。据推断，欧洲的入侵很可能源于美洲野生葡萄藤 Vitis riparia 的传入，尤其是来自伊利诺伊州、威斯康星州和纽约州的葡萄藤。值得注意的是，虽然葡萄藤在其原产地对害虫有天然的防御能力，但法国的葡萄藤却完全没有防御能力，从而导致了欧洲葡萄栽培业的灾难。

神秘的基因家族

在 Phylloxera 已发现的 2700 个基因中，超过 10% 的基因组由一个神秘的 "超级家族 "构成。据推测，这些基因调控着葡萄树和害虫之间的相互作用，可能通过复杂的机制使葡萄树的防御系统失效。因此，这个 "超家族 "可能是葡萄栽培业取得变革性突破的关键。

加州大学河滨分校的保罗-纳比提（Paul Nabity）团队率先对这个 "超级家族 "进行了深入研究。如果这些基因表达的某些蛋白质能作为 "效应器 "使害虫攻击得逞，那么就有可能找到耐受甚至抗击害虫的葡萄品种。

未来战略

为了保护葡萄园，潜在的战略可能包括确定能够中和根瘤蚜产生的蛋白质的天然和合成分子。这种 "天然杀虫剂 "可以提供一种环境友好型解决方案，不会对其他昆虫或环境造成危害。

虽然对葡萄根瘤蚜的研究还处于初级阶段，但拥有它的 "基因目录 "是一个巨大的飞跃，为继续探索解决这种臭名昭著的葡萄园害虫带来了希望。