达尔文进化论告诉我们，现代生物优于祖先。但中国农业科学院和安徽农业大学的最新研究却给出了反直觉的结论：一个“复活”的远古Bt杀虫蛋白，其杀虫能力远超其现代子孙——不仅对9种鳞翅目害虫有效，还能杀灭蚊子，而现代Cry2A蛋白仅能防控3-5种害虫。

一、Bt杀虫蛋白的“研发之困”

苏云金芽胞杆菌(Bt)杀虫蛋白因特异性强、环境友好，是农业害虫绿色防控的核心技术，广泛应用于转基因抗虫作物和生物农药。然而，长期单一使用导致害虫对主流Cry1A类蛋白产生抗性，严重威胁农业可持续发展。

挖掘与Cry1A无交互抗性的高效广谱新型Bt蛋白，成为全球科研人员的迫切目标。但过去数十年，无论是从自然菌株中筛选新蛋白，还是通过蛋白质工程改造现有蛋白，始终未能获得可媲美Cry1A类蛋白的新一代高效广谱杀虫蛋白，形成行业公认的研发瓶颈。

二、科创亮点：让远古蛋白“开口说话”

2026年3月，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安徽农业大学，在国际顶级期刊《Science Bulletin》(影响因子IF=21.1)发表突破性研究成果。研究首次将祖先序列重建(Ancestral Sequence Reconstruction, ASR)技术系统应用于Bt杀虫蛋白研发领域，为破解上述困境提供了全新范式。

亮点一：重建7个祖先基因，“复活”远古杀虫蛋白

研究团队以与Cry1A无交互抗性的Cry2蛋白家族为研究对象，通过系统发育分析，追溯Cry2A家族跨越数千万年的进化历程，成功重建并合成了7个祖先基因(Anc0至Anc6)，并在大肠杆菌中实现可溶性表达。

亮点二：打破“现代优于祖先”的传统认知

生物活性测定结果令人震撼：祖先蛋白Anc0展现出惊人的广谱杀虫活性——对测试的9种鳞翅目害虫(涵盖夜蛾科、尺蠖蛾科、螟蛾科等主要农业害虫)及双翅目的白纹伊蚊均具备杀虫活性。

相比之下，现有现代Cry2A类毒素(如Cry2Ae、Cry2Ah)仅对3-5种鳞翅目害虫有效，宿主范围显著狭窄。这一发现彻底颠覆了“现代蛋白功能优于祖先”的传统进化认知，揭示祖先蛋白是一座尚未被开发的“广谱杀虫蛋白资源库”。

亮点三：首次揭示Cry2A蛋白“波动进化”模型

研究团队进一步分析了Cry2A毒素效力随进化时间的变化规律，首次发现其呈现“波动进化”模型：对夜蛾科、尺蠖蛾科等关键农业害虫的毒性并非线性增强，而是呈现“高效—低效—再高效”的非线性波动特征。

数据分析表明，这种波动可能源于蛋白在演化过程中获得针对同种害虫的不同作用靶点。这一核心发现为现代害虫抗性治理提供了颠覆性思路：通过追溯祖先蛋白的靶点多样性，设计识别位点不同的新型杀虫蛋白，从根本上解决Bt蛋白长期使用中出现的害虫抗性问题。

亮点四：为蛋白工程改造提供“热点图谱”

研究不仅“复活”了高效广谱的祖先蛋白，还通过序列比对和结构分析，精确定位了决定杀虫活性的关键功能位点和工程改造热点，为后续理性设计更优的杀虫蛋白提供了精准导航。

三、技术内涵：ASR技术如何赋能Bt蛋白研发

祖先序列重建技术相当于“分子古生物学”——通过比较现有蛋白的氨基酸序列，利用进化模型推断其共同祖先的序列，并在实验室中合成出来进行功能验证。

该技术首次被系统应用于Bt杀虫蛋白领域，其核心优势在于：

跳出局部最优：传统蛋白质工程改造局限于现有蛋白的微小变动，而ASR技术可探索更大的序列空间，发现被进化“遗忘”的功能;

揭示进化规律：通过重建进化路径上的多个中间节点，可清晰追溯功能演化历程，为理性设计提供理论指导;

识别关键位点：通过祖先序列与现代序列的差异比对，可精准锁定决定功能差异的关键氨基酸。

四、应用前景：为绿色防控注入新动力

1. 直接用于抗虫作物和生物农药开发

祖先蛋白Anc0本身即可作为候选基因，用于开发新型转基因抗虫作物或微生物杀虫剂，其广谱活性可覆盖多种主要害虫，具有广阔的产业化前景。

2. 为抗性治理提供“轮换武器库”

Anc0与现有Cry1A类蛋白无交互抗性，可作为“轮换武器”用于抗性治理，延缓或克服害虫对主流Bt蛋白的抗性演化。

3. 基于“波动进化”模型设计抗性突破蛋白

通过分析Cry2A蛋白在不同进化节点上对同种害虫的作用靶点变化，可设计识别位点组合的新型杀虫蛋白，从源头破解抗性问题。

4. 拓展至其他功能蛋白挖掘

该研究为祖先序列重建技术在农业生物技术领域的应用提供了成功范例，可拓展至其他Bt蛋白家族乃至其他功能蛋白(如抗病蛋白、耐逆蛋白)的发掘与改造。

五、产业意义：开辟Bt蛋白研发的“考古学”新范式

这项研究的深层价值在于彻底改变了Bt蛋白的研发范式。过去，科学家像“淘金者”一样在自然菌株中苦苦寻觅新蛋白，或在现有蛋白上修修补补，成果有限。如今，ASR技术让科学家变身“考古学家”，从进化历史中发掘被遗忘的宝藏。

正如中国农业科学院作物科学研究所李新海研究员在《科学通报》的亮点评述中所言：“该研究突破杀虫蛋白研发瓶颈，为ASR技术赋能Bt杀虫蛋白功能演化分析与理性改造提供了成功范例，对推动农业害虫绿色防控具有重要意义。”

当现代蛋白陷入抗性困境，远古祖先反而成为解决问题的钥匙——这不仅是技术的胜利，更是进化思维的胜利。

来源：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)、安徽农业大学植物保护学院(生物防治创新团队)；作者：通讯作者——束长龙研究员(中国农科院植保所);第一作者——王奎讲师(安徽农业大学);合作者包括张杰研究员、操海群教授、廖敏教授、曹蓓蓓讲师、Ben Raymond教授(英国埃克塞特大学)等；题目：Resurrecting the past: ancestral Bacillus thuringiensis pesticidal proteins reveal broad-spectrum insecticidal activity and protein engineering hotspots；发表于：Science Bulletin(2026年3月)。