是「狼來了」嗎？基改小麥趕不走害蟲

蚜蟲與寄生蜂。圖片來源：Science

蚜蟲（aphids）是小麥的主要害蟲之一。牠不只是吸取小麥的汁液，影響了收穫量而已；為了要找個安全的地方下蛋，有些蚜蟲還會在葉片上注射毒素，使葉片枯黃縐折，好製造一個可以安全產卵的地方；另外，蚜蟲也是許多病毒的媒介。頭痛的是，很多蚜蟲都已經對農藥有抗藥性了。

不過，蚜蟲還是有牠的天敵，包括寄生蜂以及瓢蟲等。當蚜蟲被寄生蜂攻擊時，會釋放出一種倍半萜費洛蒙（E）-β-farnesene（Eβf）警告周圍的蚜蟲，於是還沒有被攻擊的蚜蟲們便開始四散奔逃。除此之外，Eβf還能把寄生蜂吸引來，捕捉更多的蚜蟲喔！

來自英國洛桑研究所（Rothamsted Research）的科學家們認為，如果能夠讓小麥可以隨時隨地釋放Eβf，或許這樣可以使小麥免於被蚜蟲入侵？

聽起來像個蠻好的想法。而且，在1983年於一種野生馬鈴薯發現，它也會製造Eβf來趕走蚜蟲、吸引寄生蜂。於是，研究團隊便開始試著讓小麥可以表現Eβf。

研究團隊將薄荷裡面的一個類似於Eβf合成酶的酵素略加改造後，將這個酵素以及另一個稱為FPPS的酵素（負責合成更多Eβf合成酶的受質）轉入植物後，它便可以合成Eβf了。一開始先轉入阿拉伯芥，也得到了滿意的成果後，於是便開始進行小麥的轉殖。但是在小麥裡酵素的表現卻不是那麼令人滿意，也造成Eβf的產量低到無法偵測。最後，研究團隊把兩個酵素都放進葉綠體中，才能夠偵測到令人滿意的Eβf表現量。

得到可以表現Eβf的基改小麥後，緊接著就要測試是否能驅蟲了。實驗室的測試結果OK，但是接著的田間測試，一開始就差點做不成！原來在測試前，被「Take the Flour Back」這個團體聽到消息，威脅要把測試的基改小麥連根拔起；後來經過科學家們的公開呼籲以及媒體辯論後，終於可以進行田間測試了。只是，為了防止轉殖基因外流以及可能的人為破壞，籬笆與安全措施總共花了兩百二十萬英鎊，足足可以養整個研究團隊十五年。研究團隊測試了三批小麥：2012與2013春播，以及2013秋播。令人失望的是，田間測試的結果發現：2012與2013年春播的小麥，轉殖基因好像一點用也沒有；表現Eβf的基改小麥上面的蚜蟲數目並沒影顯著減少。2013年秋播的好像有一點點差別，不過也在誤差範圍內。

到底是怎麼回事？會是因為那兩年的夏天又濕又冷，造成蚜蟲比往年都少的緣故嗎？還是因為基改小麥跟蚜蟲不一樣的行為：蚜蟲只有在被咬的時候才會大量釋放出Eβf，而基改小麥是隨時隨地都在釋放，就像狼來了的故事一樣，當你一直喊著「寄生蜂來了」，最後就沒有人理你了？研究團隊在實驗室中測試時也發現，如果讓蚜蟲連續接觸Eβf五代，這些蚜蟲對Eβf的反應就會減弱很多；尤其是穀物蚜蟲（grain aphid，Sitobion avenae），幾乎就不反應了。而野生馬鈴薯雖然會利用Eβf來驅趕蚜蟲，但它的Eβf是由特別的葉毛來釋放，可能也不是一天24小時、一週七天這樣不間斷的釋放。

所以，是否要想辦法讓小麥只有在蚜蟲靠近的時候才施放Eβf呢？這可難了...！

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參考文獻：

John A. Pickett et. al., 2015. The first crop plant genetically engineered to release an insect pheromone for defence. Scientific Reports.