生物通报道：南京农业大学、农科院植保所和美国Arizona大学的研究团队通过计算机模拟和田间试验发现，我国北方的多样化种植模式，延缓了害虫对转基因棉花的适应。这说明转基因技术和传统农业可以和谐共存，实现可持续的农业生产。相关论文发表在十二月十五日的Nature Biotechnology杂志上，文章的通讯作者是南京农业大学植保学院的吴益东教授。

苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）的毒素能杀死害虫，但对包括人类在内的其他生物无害。有机作物种植者喷洒这种环境友好性毒素已经有几十年了，1996年以后Bt转基因作物（包括棉花、玉米和大豆）更是被广大农民采用。近二十年来，全世界Bt作物的种植面积累计达到了五亿多公顷，大大减少了杀虫剂的使用，增加了农民的收入。然而，一些害虫逐渐对Bt毒素产生了抗性。

在Bt作物附近种植非Bt作物当作“庇护所”可以延缓这种抗性的产生。这种“庇护所策略”允许易感害虫生存，可降低抗性害虫互相交配生出抗性后代的几率。在美国、澳大利亚等大多数国家，农民被要求在Bt棉花附近种植非Bt棉花。

我国是世界第一大棉花生产国，但并没有要求农民实施“庇护所策略”。这是因为我国有着小规模、多样化的种植结构，棉花附近的其他非Bt作物（比如玉米、大豆和花生）可以成为棉铃虫的天然庇护所。这项研究首次提供了有力证据，证明这些“天然庇护所”的确延缓了害虫对Bt棉花的抗性。

Arizona大学的Bruce Tabashnik通过计算机模拟，预测了我国北部天然庇护所的效果。“2010年抗性昆虫在群体中的比例为1%，如果没有天然庇护所，2013年这个数字会上升到98%以上，”Tabashnik说。“而在最理想情况下抗性几乎不会增加。”

农科院植保所的吴孔明院士通过新兴棉铃虫的田间数据对计算机模型进行了修正。该模型显示，天然庇护所相当于56%的非Bt棉花庇护所，2013年预计将有4.9%的昆虫产生抗性。

2010年到2013年之间，南京农业大学的吴益东教授在我国北部六省17县进行了抗性监测。他们从田间收集昆虫并分析了七万多幼虫的抗性情况。研究显示，抗性害虫的比例从2010年的1%增加到了2013年的5.5%。（延伸阅读：Nature专题：转基因作物三十年）

这些数据说明，天然庇护所策略的确延缓了害虫抗性的产生，其效果与56%的非Bt棉花庇护所差不多。

“天然庇护所的确有帮助，但这并不是一劳永逸的解决方案，”Tabashnik说。“如果照目前情况推算，未来几年后中国北部将有超过半数的棉铃虫发展出抗性。”为了避免这个问题，他建议改用生产多种Bt毒素的棉花，并且结合其他控制策略。

“这项研究表明，我们不需要在转基因和传统农业之间做出非此即彼的选择，” Tabashnik说。“相反，我们可以将二者结合起来实现更高的农业产量和更好的可持续性。”

作者简介：

吴益东，教授，博士生导师。1994年获得南京农业大学昆虫专业博士学位，2000年晋升教授。先后在英国Rothamsted研究所、法国CIRAD和澳大利亚墨尔本大学遗传系进行2年合作研究。目前担任Pest Management Science副编辑和Insect Science编委。

吴孔明，男，1964年7月生，博士，博士生导师，研究员，中国工程院院士。中国农业科学院植物保护研究所所长兼植物病虫害生物学国家重点实验室主任，农业昆虫研究室棉花害虫课题组组长。

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：

Large-scale test of the natural refuge strategy for delaying insect resistance to transgenic Bt crops

The ‘natural refuge strategy” for delaying insect resistance to transgenic cotton that produces insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis (Bt) relies on refuges of host plants other than cotton that do not make Bt toxins. We tested this widely adopted strategy by comparing predictions from modeling with data from a four-year field study of cotton bollworm (Helicoverpa armigera) resistance to transgenic cotton producing Bt toxin Cry1Ac in six provinces of northern China. Bioassay data revealed that the percentage of resistant insects increased from 0.93% in 2010 to 5.5% in 2013. Modeling predicted that the percentage of resistant insects would exceed 98% in 2013 without natural refuges, but would increase to only 1.1% if natural refuges were as effective as non-Bt cotton refuges. Therefore, the results imply that natural refuges delayed resistance, but were not as effective as an equivalent area of non-Bt cotton refuges. The percentage of resistant insects with nonrecessive inheritance of resistance increased from 37% in 2010 to 84% in 2013. Switching to Bt cotton producing two or more toxins and integrating other control tactics could slow further increases in resistance.

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