草地貪夜蛾幼蟲的“防御降解”策略：如何巧妙逃逸玉米的防御反擊

近日，中國農業科學院深圳農業基因組研究所（嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室深圳分中心）農業昆蟲基因組學創新團隊在《通訊—生物學》（Communications Biology）上發表了研究論文。該研究基于草地貪夜蛾幼蟲取食玉米后的唾液腺轉錄組數據，鑒定了幼蟲口腔分泌物（Oral secretions, OS）中一個能特異性降解植食性昆蟲相關信號分子的L-氨基酸酰化酶（SfruACY），闡明了草地貪夜蛾幼蟲“逃逸”玉米誘導型防御的分子機制。這一研究發現為草地貪夜蛾對玉米的寄主適應性分子機制提供了新見解，為草地貪夜蛾綠色防控鑒定了潛在的靶標基因。

草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）是近年入侵我國的重大農業害蟲，其憑借驚人的擴散速度和強大的繁殖能力，對我國農業生產與糧食安全造成了重大威脅，是我國農業農村部認定的一類農業害蟲。玉米是我國最為重要的糧食作物之一。研究表明，草地貪夜蛾對玉米具有明顯的取食偏好性和寄主適應性。因此，解析草地貪夜蛾對玉米的寄主適應性分子機制，對于草地貪夜蛾綠色高效防治、保障玉米高產穩產具有重要意義。

研究通過對比分析草地貪夜蛾幼蟲取食人工飼料和玉米B73的唾液腺轉錄組數據，發現一個氨基酸酰化酶編碼基因SfruACY在幼蟲取食玉米葉片后顯著上調表達。基于氨基酸酰化酶的生理活性，研究團隊利用大腸桿菌介導的蛋白原核表達系統獲取了SfruACY-GST重組蛋白。

研究發現，當玉米葉片被突變體幼蟲取食時，響應茉莉酸、脫落酸和乙烯等三種植物防御激素相關基因的表達水平顯著高于野生型幼蟲取食的樣本。此外，在機械損傷后的玉米葉片上涂抹SfruACY(-/-)突變體幼蟲OS所誘導的玉米防御響應同樣顯著高于涂抹野生型幼蟲OS的對照組玉米葉片。以上結果均證明了SfruACY的功能可顯著降低玉米誘導型防御響應。

這一研究結果表明，植食性昆蟲可通過降低OS中植物防御響應激發子含量提高自身對偏好性植物的寄主適應性。 

基因組所（大鵬灣實驗室）博士后李彬為該論文第一作者，該所研究員王桂榮和周紹群為論文共同通訊作者。該研究得到了深圳市科技計劃項目、國家自然科學基金、深圳市大鵬新區科技創新和產業發展專項資金的資助。