问题——Bt杀虫蛋白是农业害虫绿色防控的重要工具，因靶标特异、环境友好等特点，已广泛用于生物农药和抗虫作物；但在长期生产中，部分地区对主流Bt蛋白依赖较高，害虫种群在持续选择压力下加快演化，抗性问题逐步显现。如何获得与现有主流蛋白不发生交互抗性、同时兼具高效与广谱的新型Bt杀虫蛋白，成为国际农业生物技术领域共同关注的难题。 原因——传统研发路径出现“边际效应递减”。长期以来，新型Bt蛋白主要通过自然菌株筛选和蛋白质工程改造两条路线获得：前者受限于自然资源库中可直接利用毒素的数量以及活性上限；后者多在既有蛋白框架内做局部优化，难以同时实现“更广谱”和“更高效”。此外，害虫抗性与作用靶点、识别位点等分子机制密切涉及的。如果新蛋白与现有蛋白在关键靶点上高度重叠，即便活性提升，也难以从源头降低交互抗性风险。 影响——此次进展为突破瓶颈提供了新思路。中国农业科学院植物保护研究所抗虫功能基因研究与利用创新团队联合国内高校，首次将祖先序列重建技术用于苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白研发，系统追溯Cry2A蛋白家族的进化路径。团队用算法重建祖先基因，并在大肠杆菌中表达获得多个祖先蛋白。生物活性测定显示，其中最早期的祖先蛋白具有显著的广谱杀虫潜力：不仅对多种主要鳞翅目农业害虫有效，对部分双翅目昆虫也表现出活性。与目前广泛应用的现代Cry2A类毒素相比，该祖先蛋白杀虫谱更宽，提示远古蛋白可能蕴含尚未充分利用的功能资源。相关成果已发表于《科学通报（Science Bulletin）》。 对策——用进化信息引导差异化设计，为抗性治理扩充“工具箱”。研究还发现，Cry2A类蛋白毒力变化并非随进化时间单向增强，而呈现“高—低—再高”的波动。研究人员据此推测，蛋白在长期演化中可能形成了针对同类害虫的不同作用位点或不同识别方式。这个认识对抗性治理具有参考价值：未来可通过追溯祖先蛋白的多靶点特征，设计识别位点不同、作用机制互补的新型蛋白，并配合轮换、复配或多基因叠加等策略，降低害虫产生抗性的速度和幅度。基于上述发现，团队更定位了影响毒力与杀虫谱的关键功能位点，开展定向设计，获得了高效广谱的新型Bt杀虫蛋白，为后续产业化研发提供了可转化的候选资源。 前景——走向产业应用仍需系统验证，但绿色防控潜力可期。初步安全性评估显示，该祖先蛋白对蜜蜂等非靶标生物风险较低，并在碱性环境下具有更好的溶解性，显示出一定应用潜力。业内人士指出，从实验室走向田间仍需在不同生态区、不同作物体系中开展系统评价，包括对非靶标生物与环境行为的长期监测、与现有防控体系的兼容性测试，以及生产工艺稳定性与成本评估等。同时，在抗虫作物培育和生物农药开发中，如何将新蛋白纳入综合治理策略，并与农业防治措施协同应用，将决定其在保障粮棉油等重要农产品安全生产中的实际贡献。
这项研究展示了我国科研团队在交叉方法上的创新探索，也提供了一个从进化历史中寻找解决路径的思路；随着对远古蛋白功能的深入挖掘与验证，其有望为绿色防控提供新的蛋白资源与组合策略，并为粮食安全与生态安全有关的技术供给带来更多可能。