量化南非玉米品种中因对Bt抗性导致的产量损失

为什么玉米收成会起落

玉米是南非的主食，尤以供人类食用的白玉米为主。抗虫和耐除草剂的转基因品种原本被寄希望于为农民提供更可靠的收成并保障食物供应。本研究提出了一个简单却至关重要的问题：这些益处能否持续，还是随害虫适应而消失？新的种子技术能否恢复失去的收益？

玉米、害虫与有益细菌

许多现代玉米品种携带来自一种土壤细菌——苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）的基因。这些基因使植物产生对某些害虫有毒但对人类安全的蛋白质。Bt玉米因减少作物损失、降低杀虫剂使用并减少因受损籽粒而滋生的有害真菌污染而备受赞誉。在玉米对饮食和生计至关重要的南非，农民大规模采用Bt和耐除草剂的玉米，使该国成为世界上该技术的主要用户之一。

长期的玉米试验记录

研究者利用了一套异常丰富的数据集：1980年至2018年间在五个主要省份的100多个地点开展的超过85,000个玉米试验地块。这些试验将常规玉米与若干转基因类型进行比较：单独含Bt、单独耐除草剂和叠加两种性状的品种。由于每次试验在相同的当地条件下并排种植多种品种，研究团队得以将种子性状的影响与土壤、气候、耕作方式和逐年天气差异区分开来。

收益何时出现、消失与回归

通过追踪每个玉米品种首次向农民推广的年份，作者重建了产量优势随时间的变化。约在2000年前后引入的早期Bt品种相较常规玉米带来了显著增益，到了2000年代中期，其优势峰值约为每公顷多收0.5公吨左右。不久后，农户和科学家开始报告有害虫能在Bt植株上存活，这些益处便减弱了。对于单一Bt品种，产量优势稳步缩小，到2010年代晚期几乎消失。将Bt与耐除草剂叠加的品种最初也走过类似下滑路径，但在新Bt组合问世后，其产量优势强劲回升，甚至超过了早期的高点。

地区差异与餐桌上的食物

早期增益、中期削弱和近期叠加品种恢复的模式在大多数研究省份均有体现，尽管变化的具体幅度因地区而异。为了把这些变化转化为日常影响，研究者估算了因Bt产量相对于过去的优势缩小而实际上损失的白玉米供给量。他们计算得出，在2005年至2018年间，累计损失的年度玉米口粮超过3500万份，这并非因为Bt玉米表现不及常规品种，而是因为随着害虫更难以控制，其原有的额外收益减少了。

为何抗性管理至关重要

研究表明，转基因玉米可以在国家层面提供可观的产量溢价，但当害虫抗性得以累积时，这些收益是脆弱的。新的叠加性状能够帮助收复失地，然而其开发需多年时间并需大量投入。同时，害虫往往在更短时间内适应。作者认为，为了维护Bt作物带来的经济、社会与环境利益，采取合理的管理做法（例如种植非Bt缓冲区以延缓抗性）是必要的。

引用: Tack, J., Cooper, C.F., Nalley, L.L. et al. Quantifying yield losses from Bt resilience among maize cultivars in South Africa. Nat Commun 17, 4704 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71156-x

关键词: Bt玉米, 转基因作物, 害虫抗性, 南非农业, 玉米产量