亿万年前的远古蛋白竟成农业害虫绿色防控的“新法宝”！近日，中国农业科学院植物保护研究所抗虫功能基因研究与利用创新团队联合国内高校取得新突破，首次将祖先序列重建技术应用于苏云金芽胞杆菌（Bt）杀虫蛋白研发，成功“复活”远古杀虫蛋白并设计出高效广谱新型Bt杀虫蛋白，突破行业研发瓶颈。相关研究成果发表于国际知名期刊《科学通报（ScienceBulletin）》，为农业可持续发展注入绿色新动力。
Bt杀虫蛋白凭借特异性强、对环境友好的独特优势，成为农业害虫绿色防控的核心技术，在转基因抗虫作物和生物农药领域应用广泛。但长期以来，单一使用主流的Cry1A类Bt杀虫蛋白，已导致多种农业害虫产生抗性，挖掘与之无交互抗性的高效广谱新型Bt杀虫蛋白，成为全球农业领域的迫切需求，而此前数十年，无论是自然菌株筛选还是蛋白质工程改造，均未能获得可媲美Cry1A蛋白的新型产品，成为行业发展的一大瓶颈。
面对这一难题，科研团队另辟蹊径，将研究目光投向了与Cry1A蛋白无交互抗性的Cry2蛋白家族，创新性运用祖先序列重建技术，对其进化历程展开系统追溯。
团队通过复杂的计算机算法逆向推演，成功重建并在大肠杆菌中表达出7个Cry2A家族的祖先基因。经过严格的生物活性测定，研究结果带来颠覆性发现：其中最古老的祖先蛋白Anc0展现出超广谱的杀虫活性，不仅能有效防控棉铃虫、草地贪夜蛾等9种鳞翅目农业害虫，还能对传播登革热的双翅目白纹伊蚊发挥作用；而目前广泛应用的现代2A类毒素，仅能防控3~5种鳞翅目害虫，二者杀虫范围差距显著。这一发现直接打破了“现代蛋白功能优于祖先蛋白”的传统认知，揭示出远古祖先蛋白是一座尚未被充分开发的广谱杀虫蛋白资源库。
更具科学价值的是，团队在研究中首次揭示了Cry2A类蛋白的“波动进化”模型。研究发现，这类蛋白对农业害虫的毒性并非随进化时间线性增强，而是呈现出“高效—低效—再高效”的非线性波动特征。科研人员分析，这种波动可能源于蛋白在演化过程中获得了针对同种害虫的不同作用靶点，这一核心结论为害虫抗性治理提供了颠覆性新思路。通过追溯祖先蛋白的靶点多样性，设计识别位点不同的新型杀虫蛋白，有望从根本上解决Bt蛋白使用中出现的害虫抗性问题。
科研团队还通过研究发掘出决定杀虫蛋白活性的关键功能位点，设计出的高效广谱新型Bt杀虫蛋白，为后续新型生物农药研发和转基因抗虫作物培育奠定了坚实基础。初步安全性评估显示，此次发现的祖先蛋白Anc0对蜜蜂等非靶标生物风险较低，且在碱性环境下溶解性更好，具备良好的产业化应用前景。
该研究得到国家自然科学基金等项目的支持，其创新成果不仅为新型Bt杀虫蛋白研发开辟了全新路径，也为理解病原菌与宿主的长期进化博弈提供了新视角，对推动我国农业害虫绿色防控技术升级、保障农业生产安全和生态环境安全具有重要意义。（宋雅娟）