Cell 封面論文揭示“超級害蟲”煙粉虱為害600多種植物的奧秘

2021 年3 月25 日，《細胞（Cell）》以封面論文的形式發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所張友軍團隊的最新研究成果。該研究在國際上首次揭示了煙粉虱在距今3 500 萬年～8 600 萬年之間，通過水平基因轉(zhuǎn)移方式“偷竊”植物源解毒基因，進而分解掉植物的防御性物質(zhì)，使自身可直接取食600 多種植物。該研究不但發(fā)現(xiàn)昆蟲“以子之矛，攻子之盾”的進化現(xiàn)象，還為探索昆蟲適應性進化規(guī)律開辟了新的視角，是多食性昆蟲廣泛寄主適應性進化機制研究的重大突破，創(chuàng)新了害蟲種群暴發(fā)危害理論。該研究將為研發(fā)煙粉虱精準綠色防控技術(shù)提供全新思路。

據(jù)張友軍研究員介紹，在漫長的植物和昆蟲的共進化過程中，植物產(chǎn)生多種次生物質(zhì)抵御昆蟲的為害，酚糖類物質(zhì)就是其中典型的代表。酚糖廣泛存在于各種植物中，它能夠抑制昆蟲取食，影響昆蟲的生長發(fā)育，甚至對昆蟲有致死作用。煙粉虱是能夠為害600 多種植物的“超級害蟲”，因此，必然存在能夠解毒酚糖的機制。研究團隊通過比較基因?qū)W和生物信息學的方法發(fā)現(xiàn)，在煙粉虱的基因組中存在1 個植物源基因——酚糖丙二酰基轉(zhuǎn)移酶。研究人員利用分子生物學和進化分析等手段證實該基因是植物源的水平轉(zhuǎn)移基因。在植物中，酚糖丙二酰基轉(zhuǎn)移酶能夠分解酚糖，從而使植物免受酚糖過量積累對自身造成的傷害。進一步研究也證實煙粉虱活體能夠分解酚糖。研究團隊還發(fā)現(xiàn)，干擾該基因能夠顯著增加煙粉虱成蟲的死亡率，并抑制煙粉虱產(chǎn)卵。更為重要的是，持續(xù)干擾該基因能夠?qū)崿F(xiàn)對煙粉虱的完全防控，而對非靶標的節(jié)肢動物蚜蟲和二斑葉螨沒有任何影響。