从4日开始，我国迎来了今年下半年的第二次寒潮天气，这次寒潮给全国很多城市带来了今年的初雪，网友感慨“今年是最像立冬的立冬了！”
故宫初雪 | 微博@故宫博物院
不过，伴随美丽的雪景一同而来的，还有极速的降温，大家纷纷回家翻箱倒柜，翻出棉衣、裹起棉被。而这些温暖织物的灵魂原料——棉花，大多都来自祖国新疆的棉田。不过，你可曾知道，上世纪末爆发的一场灾害，险些让中国的老百姓失去“棉花自由”。
临危受命的Bt抗虫棉
1992年，一种小虫在中国各地的农场大范围爆发，肆意地啃食着农民们的劳动成果。它，就是棉铃虫。
棉铃虫其貌不扬却贪婪异常，几乎“除了电线杆子不吃，其他什么都吃”，对棉田尤其偏爱，让全国的棉农们都“闻虫丧胆”。
左滑高能：正在啃食棉桃的棉铃虫 | 吴孔明摄
各地棉农为了杀虫保棉想尽一切办法，甚至尝试混用四五种农药灭虫，但仍然不起作用。今年杀死了一批，第二年那些漏网之虫就会带着更强的抗药性卷土重来。当时受灾最严重的地区，棉花的亩产下降超90%！
要知道，棉花是当时中国的支柱性产业之一，近1/4的外汇都来自棉花出口，如此下去必将对中国的棉花产业带来了重创。
棉花是中国的重要产业 | Pixabay
国外某生物公司见状立马就跑来游说，推销他们新开发出抗虫棉品系。他们仰仗自己的技术优势，开出了非常霸道的条件：不仅要以高价售卖他们的种子，还要求签署不少于50年的合同。一旦应允，中国棉农们一年到头的辛苦钱，不少要落进外国公司的口袋。
照这样下去，中国的棉花的产业要么被虫害吞噬，要么就不得不向国外公司妥协受其控制。
在这个危急的节骨眼上，中国做出了一个更具挑战的决定，培育自己的抗虫棉品种！
于是，在国家领导人的高度重视和全力支持下，以中国农科院郭三堆研究员为代表的上百名技术专家开始潜心培育国产抗虫棉。
1995年，我国自主研发的初代抗虫棉成功问世。
初代抗虫棉是将Bt杀虫蛋白基因转入棉花中培育而来。Bt蛋白是由苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）分泌的一种蛋白，专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，而对人类和其他动物没什么作用（Bt蛋白会在棉铃虫碱性的中肠环境与肠壁细胞表面特异的受体蛋白结合产生肠穿孔，人和其他动物没有这类受体）。转入Bt基因的棉花会自发合成Bt蛋白，棉铃虫吃了含Bt蛋白的棉花叶子就会肠穿孔而死。
棉铃虫吃下含有Bt蛋白的棉花叶子会肠穿孔而死 | Hungary Forest Research Institute
初代Bt抗虫棉极大地抑制了棉铃虫灾害，一定程度抵挡住了外国种子公司对棉花种子市场的掠夺。但这仍然没有解除棉铃虫的威胁——单一品种的抗虫棉用得时间久了，棉铃虫就会产生抗性。印度棉花产业就遭此重创：在推广Bt抗虫棉10年之后，印度各地的棉田相继爆发严重的棉铃虫灾害，许多农民因此自杀，他们无法相信本来收成不错的Bt抗虫棉仍然抵御不了棉铃虫。
因此，中国的研究者们并没有停步。有了初代抗虫棉的经验，国内多个研究机构共同推进研究，很快超过上百种抗虫棉相继问世。
2002年，中国的育种学家在Bt转基因棉花的基础上，开发出Bt+CpTI双价抗虫棉。CpTI是一种豇豆蛋白酶抑制剂，当棉铃虫吃了含有这种抑制剂的棉花叶子时，消化功能就会变差，再配合Bt蛋白的毒性，抗虫性能就更加显著。
双价抗虫棉问世后，短短几年内累积全国推广面积超4800万亩。这一次，我们总算在技术上领先一步，击碎了外国种子公司企图控制中国棉花种子市场的野心。
新一代抗虫棉横空出世
以Bt蛋白为基础研发的抗虫棉，在保护棉田的同时极大地减少了农药的利用。但一些西方国家政府和非政府组织却一刻也不消停，他们不断指责中国的Bt转基因棉花是污染环境、造成抗药性更强的棉铃虫泛滥的主要原因。
虽然这些无端指责不过是西方政客的说辞，但也从另一方面提醒我们研发新一代抗虫棉的紧迫性。
为了找到更好的解决措施，研究人员将目光聚焦到棉花和棉铃虫自身的生物学特征上。事实上，棉花本身就会分泌抗虫物质，棉酚（一种酚类化合物，能使棉花叶子不易被昆虫消化）。对于大多数昆虫而言，棉花叶子本就不是什么美食，但偏偏棉铃虫能大快朵颐。
棉铃虫这种令人迷惑的行为，引起了学界的注意。最终，由中国科学院陈晓亚院士领衔的研究团队，根据这一行为特性找到新的解决方案。他们发现，棉铃虫体内的一种CYP6AE14基因能够解除棉酚的毒性，如果能够抑制CYP6AE14基因，或许就能破解棉铃虫的解毒功能，让它们无法再啃食棉花。
陈晓亚院士（右二）参观棉花试验田 | sxau.edu
而抑制基因功能的方法有很多，其中一种简单有效的方法就是RNA干扰技术。只需合成CYP6AE14基因特异的双链RNA转进植物，让棉铃虫吃进去，就能特异地抑制棉铃虫的解毒功能，让棉酚重新发挥作用。
2007年，该技术的相关论文发表在《自然·生物技术》杂志[4]，并得到杂志的高度评价，认为这项技术是新一代安全有效的转基因抗虫技术。事实也确实如此，RNA干扰技术通过设计靶基因特异的双链RNA，只对靶基因作用，而不产生其他副作用和毒性。这项技术为新一代抗虫棉的培育奠定了基础。
RNA干扰技术：合成的双链RNA进入细胞后，会拆分成单链与靶基因结合。结合之后，细胞内的RNA降解蛋白就会发挥功能，将单链与靶基因结合的部分降解。这样，细胞本身的基因组完好无损，只是转录出信使RNA遭受破坏。在保证安全性的同时，也避免了抗性的产生｜参考文献[3]
新疆棉田 | CGTN
“未来农业要由生物工程解决”
从1997年到2007年，中国商业推广抗虫棉的10年间，各省转基因棉花平均种植面积超过70%，有些地方甚至超过95%，杀虫剂用量降低了70-80%。不仅如此，相关害虫的减少，也减轻了诸如玉米、大豆等作物的虫害。
而这所有的转变，远非靠喷洒农药的传统农业，以及不喷洒农药的有机农业所能达到的。基因工程技术无疑给人类文明以巨大的变革，也给现代农业带来巨大的希望和转机。
新一代抗虫棉，只是农作物抗虫进入新时代的一个缩影。以RNA干扰为基础的抗虫新技术，将农业抗虫推向更安全有效、更环保的方向，而随着诸如基因编辑等新技术的发展，未来将会有更多更好的技术保障农业生产。
现在，基因工程技术在农业中的应用仍处于早期阶段，未来我们或许将面临比棉铃虫更加严重的农业问题。
而正如邓小平同志所预言的：“将来农业问题的出路，最终要由生物工程来解决，要靠尖端技术。” 我们只有加大科学技术在农业发展中的比重，增加研发力度，才能在危机到来的时刻及时拿出有效的解决方案，不被卡脖子和受制于人。
参考文献
[1]Rogério Schünemann, Neiva Knaak, Lidia Mariana Fiuza, "Mode of Action and Specificity of Bacillus thuringiensis Toxins in the Control of Caterpillars and Stink Bugs in Soybean Culture", International Scholarly Research Notices, vol. 2014, Article ID 135675, 12 pages, 2014. https://doi.org/10.1155/2014/135675
[2]转Bt基因抗虫棉环境影响研究综合报告 绿色和平组织编印
[3]Bumcrot, D., Manoharan, M., Koteliansky, V. et al. RNAi therapeutics: a potential new class of pharmaceutical drugs. Nat Chem Biol 2, 711–719 (2006). https://doi.org/10.1038/nchembio839
[4]Mao, YB., Cai, WJ., Wang, JW. et al. Silencing a cotton bollworm P450 monooxygenase gene by plant-mediated RNAi impairs larval tolerance of gossypol. Nat Biotechnol 25, 1307–1313 (2007). https://doi.org/10.1038/nbt1352
[5]http://www.farmer.com.cn/zt2018/ncgg/bwzg/201812/t20181207_1421054.html
[6]http://www.moa.gov.cn/ztzl/zjyqwgz/sjzx/201007/t20100717_1601289.htm
[7]https://www.isaaa.org/webinars/globalimpact/china/The%20experience%20in%20planting%20Bt%20cotton-Maotang.pdf
[8]http://sourcedb.igsnrr.cas.cn/zw/lw/201008/P020100818363936524420.pdf
[9]https://twnchinese.net/?p=4208
[10]http://www.gov.cn/govweb/fwxx/kp/2006-08/01/content_351730.htm
[11]https://www.cdstm.cn/videos/sounds/xkxzj/202002/t20200205_939524.html
[12]http://zhishifenzi.com/depth/depth/10229.html
[13]https://jcottonres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s42397-020-00074-0
作者：莫轩
编辑：莜柒
排版：洗碗
题图来源：微博@西部决策