近日，南京农业大学植物保护学院李国清/金琳团队在重要国际学术期刊Nature Communications上发表题为“Mandelonitrile produced by commensal bacteria protects the Colorado potato beetle against predation”的最新研究成果。研究揭示了外来入侵物种——马铃薯甲虫（Leptinotarsa decemlineata）如何通过释放剧毒氰化氢（HCN）来抵御天敌捕食。特别指出的是，该过程中的关键角色是由马铃薯甲虫肠道内的共生细菌普通变形杆菌（Proteus vulgaris）菌株Ld01合成的氰化物前体——苦杏仁苷和扁桃腈（mandelonitrile）。当马铃薯甲虫受到惊吓时，扁桃腈会在其表皮处分解，生成HCN，从而提供保护。
马铃薯甲虫是全球公认的对马铃薯具有毁灭性影响的检疫害虫之一，它不仅是中国重要的外来入侵物种，还因其强大的生态适应性和对多种杀虫剂的抗药性而成为防治难题，严重威胁着我国的马铃薯生产安全。马铃薯甲虫以其成虫和幼虫形态取食马铃薯植株，常导致整株叶片被吃光，造成严重的产量损失。因此，利用天敌进行生物控制被认为是持续管理马铃薯甲虫的重要策略。
本研究发现，马铃薯甲虫在受惊时会分解扁桃腈和其他氰基化合物，释放出大量有毒的HCN以抵御捕食者。进一步研究表明，从马铃薯甲虫肠道中分离出的普通变形杆菌Ld01菌株能够在体外培养条件下产生HCN以及合成扁桃腈所需的苦杏仁苷。当敲除Ld01菌株中负责HCN合成的基因hcnB后，其HCN生产能力显著下降。实验还表明，抗生素处理可以减少马铃薯甲虫体内共生细菌的数量，从而降低HCN的排放；然而，通过补充扁桃腈或重新接种Ld01菌株可以恢复HCN的释放，而接种缺乏hcnB基因的Ld01突变体则不能达到同样的效果。这证明了马铃薯甲虫依赖于Ld01菌株产生的扁桃腈来释放HCN。
此外，选择性捕食实验显示，家鸡更倾向于捕食那些失去了共生细菌、无法正常释放HCN的马铃薯甲虫幼虫，而不是正常的、重新接种Ld01或注射了扁桃腈的幼虫。这项研究强调了马铃薯甲虫与其肠道内共生细菌之间复杂的关系，特别是这些细菌在生成生氰化合物及其衍生物HCN方面的作用，这些化合物有效地保护了马铃薯甲虫免受捕食者的攻击。该研究为理解昆虫与共生细菌之间的互动提供了新的见解，并为开发针对马铃薯甲虫的高效生物防治方法奠定了科学基础。
该成果以南京农业大学为第一署名单位和通讯单位，李国清教授为论文通讯作者，植物保护学院已毕业博士生康玮楠为论文第一作者，在读博士生潘扬等参与了论文中的关键研究工作。植物保护学院金琳副教授及新疆农业科学院郭文超研究员、付开赟副研究员等参与了该研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、新疆科技重大专项等项目的资助。
