The insecticidal potential of Bacillus cereus group strains from insect-dense regions of the United Kingdom
本研究表明，对从英国昆虫丰富环境中分离出的蜡样芽孢杆菌（*Bacillus cereus*）群株进行全基因组测序，揭示了多样化的杀虫 Cry 毒素以及高比例的新型生物合成基因簇，凸显了通过针对性生态采样发现新生物农药候选药物的潜力。
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长期以来，农民一直依靠一个天然盟友来保护他们的庄稼：一种栖息在土壤中的细菌，它能产生对昆虫有毒但对人类无害的蛋白质。这种被称为苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）的微观战士，几十年来一直被喷洒在农田中，并被植入种子中，成为了世界上最重要的生物农药。然而，正如昆虫进化出能够抵御化学喷雾的能力一样，它们现在也正在学会抵抗这些天然防御。随着害虫产生适应性，旧的工具正变得越来越无效，这产生了寻找新来源以获取杀虫力量的紧迫需求。科学家们正转向自然，在野外寻找新鲜的细菌菌株，这些菌株可能掌握着下一代作物保护的关键。
在最近的一项研究中，研究人员通过在昆虫大量聚集的地方进行探索，旨在挖掘这一潜力。他们前往了英国境内的三个特定地点，包括一个甲虫大量滋生的森林、一个农业研究站，以及一片布满蛾类幼虫的海岸荒原。研究团队从这些地点的土壤、叶片，甚至是在发现的死昆虫体内，收集了十三种新的苏云金芽孢杆菌属（Bacillus cereus group）菌株，这一类群包含了著名的害虫斗士。通过先进的基因测序技术，他们绘制了每种菌株的完整 DNA 编码，以观察它们携带了什么样的武器。其目标是确定这些野生细菌是否拥有与商业品种相同的杀虫基因，或者是否持有某种全新的东西。
调查揭示了极其丰富的细菌多样性，远比单一类型的害虫斗士更为多样。这十三种菌株属于不同的遗传家族，并携带了截然不同的指令集。其中五种菌株被发现拥有产生结晶蛋白（即使苏云金芽孢杆菌对昆虫有效的毒素）的特定基因。这些基因并非随机分布；它们似乎与当地的昆虫种群相匹配。例如，在冬蛾种类丰富的海岸地区发现的菌株，携带了针对类蛾类昆虫的已知基因。而来自甲虫常见的森林的菌株，则携带了更广泛的毒素组合，包括对甲虫有效的毒素。这表明，这些细菌在自然状态下已针对其周围特定的害虫进行了调整，通过进化来对抗当地的威胁。
除了已知的毒素外，研究人员还寻找了一些更难以捉摸的东西：次级代谢产物的遗传蓝图。这些是细菌为了生存和竞争而产生的复杂化学化合物，通常作为抗生素或额外的毒素发挥作用。团队扫描了基因组，寻找负责制造这些物质的基因簇。他们在十三种菌株中总共发现了 274 个这样的基因簇。最令人震惊的是，这些基因簇中的绝大多数——超过 60%——与科学数据库中任何已知的化学工厂都不匹配。它们是完全崭新的。这表明，这些野生细菌能够产生广泛且独特的化学物质，而科学家从未见过这些物质，这提供了一个巨大的、尚未开发的潜在新型杀虫剂资源库。
其中一个最引人注目的发现来自于一种从死掉的毛虫身上分离出的菌株。与其他菌株不同，这种细菌并不携带标准的结晶蛋白基因。相反，它充满了前文提到的那些新颖基因簇。这提出了一个迷人的可能性：该昆虫可能并非死于熟悉的结晶蛋白，而是死于其中一种未知的化学武器。如果属实，这意味着细菌世界的“骗子”——即那些不产生常见毒素，但可能依赖于其他更强力化学攻击的菌株——可能与那些知名的杀手一样，对害虫具有极大的威胁。
研究还将这些新的野生菌株与目前农民使用的商业细菌进行了对比。几种新的菌株在遗传上与商业品种几乎完全相同，这表明在自然界中发现的强大的杀虫谱系正是那些被用于农业栽培的谱系。然而，在其他菌株中发现的独特基因簇表明，大自然仍然保留着商业化农业尚未开发的秘密。虽然研究人员提醒说，仍需更多工作来确认这些新化学物质的具体作用以及它们是否可以安全使用，但研究结果提供了一条清晰的前进路径。通过在正确的地点——特别是那些昆虫繁盛的环境中——寻找细菌，科学家可以找到不仅在为我们的庄稼进行同样的战斗，而且还配备了我们尚未发现的武器的细菌。
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