病毒作为自然界中最微小的“寄生者”,既是引发疾病和疫情的元凶,也是地球生态的隐形调节者。今天,让我们一起认识一类特殊的病毒类群——昆虫病毒,这类病毒能精准识别感染特定的害虫,甚至操控其爬上植物顶端,变身高效的"病毒播种机",是生态系统中了不起“自然杀手”和“生态工程师”。让我们放下“谈毒变色”的恐惧,用科学的眼光重新认识这些纳米级的矛盾体。

一、什么是昆虫病毒
首先,我们了解一下什么是昆虫病毒?昆虫病毒是一类专门感染昆虫的病原体,在病毒王国中既具有普遍性又独具特色。昆虫病毒虽种类繁多,但大多致病力有限,难以用于害虫防治。其中杆状病毒因其高宿主特异性和强致病力,成为生物防治的主力军。杆状病毒因病毒粒子的形态呈杆状而得名,根据基因组差异可分为四个属:α杆状病毒、β杆状病毒、γ杆状病毒和δ杆状病毒,其中α杆状病毒和β杆状病毒是专一性感染鳞翅目昆虫,γ杆状病毒是特仅感染叶蜂等膜翅目昆虫;δ杆状病毒是仅侵染蚊虫等双翅目昆虫。此外,质型多角体病毒、昆虫痘病毒、浓核症病毒等也都具有重要应用价值,这些病毒在自然界中如同精准的“智能杀手”,高效调控害虫种群数量,维持生态系统的动态平衡。
二、昆虫病毒如何传播
接下来,我们了解一下昆虫病毒是如何传播的,或者说昆虫病毒是如何感染宿主的。第一种传播方式是水平传播,病毒可通过污染食物或体表伤口侵入昆虫体腔,导致感染死亡,即“病从口入”或“伤口感染”。 第二种传播方式是垂直传播,病毒借助母体感染下一代,感染病毒的雌成虫产卵时把病毒附着在卵壳表明,幼虫孵化取食卵壳后被感染,实现“母婴传播”甚至跨代潜伏。第三种传播方式是媒介传播,利用天敌昆虫定向搜寻寄主的能力,使天敌携带病毒,在其搜寻寄主的过程中将病毒传播到寄主体内,这就是俗称的“生物导弹”技术。另外,也可以结合昆虫信息素技术,使诱集到的昆虫携带上对应的病毒,通过昆虫的活动来传播病毒。

三、昆虫病毒的应用
昆虫病毒作为新型生物农药,具有对环境和非靶标生物安全、害虫不易产生抗性、能与天敌/微生物农药/化学农药协同使用等优势,已成为害虫绿色防控的新利器。截止2020年,我国共有11种60个病毒类生物农药获得登记,年产量2600余吨,应用前景广阔。昆虫病毒在有效控制害虫的同时,也会感染家蚕和蜜蜂等重要经济昆虫,并造成严重的经济损失。科学家们通过深入研究上述病毒的特性,已成功开发出靶向干预技术,有效预防和控制了病毒病在宿主种群中的传播和流行。
除了应用于害虫防治和益虫保护外,昆虫杆状病毒凭借其独特的生物学特性,还成为生物医药研发领域的重要工具:其表达系统可高效生产干扰素、抗宫颈癌高效疫苗等医用蛋白;作为基因载体,在癌症治疗、再生医学、基因治疗中展现出独特优势,目前多个项目已进入临床前研究阶段。

四、昆虫病毒会威胁人类吗
科学研究证实,昆虫病毒具有严格的宿主特异性,不会感染人类和脊椎动物。基于其高度的安全性,联合国粮农组织和世界卫生组织共同推荐将昆虫杆状病毒杀虫剂作为21世纪重点发展的绿色防控技术,我国也将其列为新时期优先发展的生物产业。
在昆虫病毒的世界里,其“敌”“友”身份是相对的,关键在于科学认知和合理利用。未来,随着科学和技术的进步,这些微观世界的"智能杀手"必将带来更多惊喜,更好的为人类社会服务。
本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
本文作者:曲良建 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所 研究员
创作团队:中国林学会·自然引力·科学内容工作室
审核专家:王敦 教授 西北农林科技大学
出品:中国科协科普部
联合出品:中国林学会
支持单位: 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所
监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划
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