北京時(shí)間3月25日，《細(xì)胞（Cell）》以封面論文的形式發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所張友軍團(tuán)隊(duì)的最新研究成果。該研究在國際上首次揭示了昆蟲通過水平基因轉(zhuǎn)移方式“偷竊”植物源解毒基因，進(jìn)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。研究團(tuán)隊(duì)不但發(fā)現(xiàn)昆蟲“以子之矛，攻子之盾”的進(jìn)化現(xiàn)象，還為探索昆蟲適應(yīng)性進(jìn)化規(guī)律開辟了新的視角，是多食性昆蟲廣泛寄主適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制研究的重大突破，創(chuàng)新了害蟲種群暴發(fā)危害理論，為研發(fā)煙粉虱精準(zhǔn)綠色防控技術(shù)提供全新思路。
Cell封面論文及其揭示的煙粉虱廣泛寄主適應(yīng)性機(jī)制
據(jù)張友軍研究員介紹，在漫長的植物和昆蟲的共進(jìn)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(duì)昆蟲有致死作用。煙粉虱是能夠?yàn)楹?00多種植物的“超級(jí)害蟲”，因此，煙粉虱必然存在能夠解毒酚糖的機(jī)制。
張友軍研究團(tuán)隊(duì)通過比較基因?qū)W和生物信息學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)，在煙粉虱的基因組中存在一個(gè)植物源基因——酚糖丙二?；D(zhuǎn)移酶。研究人員利用分子生物學(xué)和進(jìn)化分析等手段證實(shí)該基因是植物源的水平轉(zhuǎn)移基因。在植物中，酚糖丙二?；D(zhuǎn)移酶能夠分解掉酚糖，從而使植物免受酚糖過量積累對(duì)自身造成的傷害。進(jìn)一步研究也證實(shí)煙粉虱活體能夠分解酚糖。研究團(tuán)隊(duì)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(duì)煙粉虱的完全防控，而對(duì)非靶標(biāo)的節(jié)肢動(dòng)物蚜蟲和二斑葉螨沒有任何影響。
《細(xì)胞（Cell）》3位專業(yè)審稿人均對(duì)該研究做出了高度評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為：Cell是這篇論文最好的歸宿，該研究利用巧妙的分子遺傳學(xué)方法揭示了昆蟲如何利用水平轉(zhuǎn)移基因來克服宿主的防御。代表了植物-昆蟲互作研究領(lǐng)域的重大突破性進(jìn)展，闡述了新穎的抗性機(jī)制，并解釋了煙粉虱對(duì)多種農(nóng)作物驚人寄主適應(yīng)性的原因，將對(duì)生態(tài)學(xué)家、進(jìn)化生物學(xué)家、植物化學(xué)家和從事害蟲防治的工作人們引起極大的興趣?！都?xì)胞（Cell）》還專門召開新聞發(fā)布會(huì)公布該研究成果。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、特色蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
Cell全文鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674（21）00164-1
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