研究表明，草地贪婪夜蛾“逃逸”玉米防御的分子机制

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所农业昆虫基因组学创新团队(岭南现代农业科学与技术广东实验室深圳分中心)在通信-生物学中(Communications Biology)研究论文已经发表。本研究基于草地贪婪夜蛾幼虫摄入玉米后唾液腺转录组的数据，对幼虫口腔分泌物进行了鉴定。(Oral secretions, OS)其中一种L-氨基酸酰化酶可以特异性降解植食性昆虫的信号分子(SfruACY)，阐明了草地贪婪夜蛾幼虫“逃逸”玉米诱导防御的分子机制。这项研究发现，草地贪婪夜蛾对玉米寄主的适应性分子机制提供了新的看法，并识别了草地贪婪夜蛾绿色防治的隐藏目标基因。

草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)它是近年来入侵中国的一种主要农业害虫。它以惊人的传播速度和强大的繁殖能力，对中国的农业生产和粮食安全构成了重大威胁。它是中国农业和农村部认定的一种农业害虫。玉米是中国最重要的粮食作物之一。研究发现，草地夜蛾对玉米有一定的饮食偏好和寄主适应性。因此，分析草地夜蛾对玉米寄主的适应性分子机制，对于有效预防和确保玉米高产稳产具有重要意义。

研究发现，一种氨基酸酰化酶编码基因SfruACY在幼虫摄入玉米叶片后显著上升，通过对草地贪婪夜蛾幼虫摄入人工饲料和玉米B73唾液腺转录组数据的对比分析。基于氨基酸酰化酶的生理活性，研究小组利用大肠杆菌引导的蛋白原核表达系统获得了SfruACY-GST重组蛋白。

研究表明，当玉米叶片被突变体幼虫食用时，响应茉莉酸、脱落酸和乙烯三种植物防御激素的基因表达水平明显高于野生幼虫食用的样本。此外，在机械损伤的玉米叶片上涂抹SfruACY(-/-)突变体幼虫OS诱导的玉米防御响应也明显高于涂抹野生幼虫OS的对照组玉米叶片。上述结果证明，SfruACY的功能可以显著降低玉米诱导防御响应。

这一研究表明，植食性虫类可以通过降低OS中植物防御反应刺激子的含量来提高其对喜爱植物寄主的适应性。

基因组研究所(大鹏湾实验室)博士后李彬是本文的第一作者，研究所研究员王桂荣和周绍群是本文的联合通信作者。该研究得到了深圳市科技计划项目、国家自然科学基金、深圳市大鹏新区科技创新和产业发展专项基金的支持。