作物与害虫之间，始终上演着一场共同进化的“军备”竞赛。作物凭借受体精准识别并感知害虫释放的相关分子信号（如激发子），进而触发一系列复杂的防御机制。而害虫亦不甘示弱，演化出多种策略以规避或破解植物的防御，从而提升自身生存能力，加剧对作物的侵害。其中，向宿主作物体内分泌效应子便是其关键策略之一。深入剖析“害虫-作物”对抗的分子机制，对于制定有效的害虫可持续治理方案、研发新型绿色防控技术，具有重要价值。
江苏省农业科学院植物保护研究所水稻害虫防控研究创新团队长期致力于解析水稻主要害虫（稻飞虱和二化螟）唾液调控植物防御的机制，前期发现5个能够破解植物防御的效应因子（Ji et al., Plant Physiology, 2017; Ji et al., New Phytologist, 2021; Tian et al., Pest Management Science, 2021; Yu et al., Pest Management Science, 2024; Yu et al., Plant Cell and Environment, 2025），以及1个能够诱导植物免疫的激发子（Fu et al., Frontiers in Plant Science, 2021; Fu et al., Plant Stress, 2025）。然而，害虫不但通过取食也通过产卵直接危害作物，除了已知的唾液效应子外，其卵表面分泌液中是否有类似的效应子以促进自身产卵及卵孵化，并且这些效应子的具体作用机制如何，目前尚缺乏深入的研究。
1月23日，该团队在国际知名期刊Advanced Science（IF5y=16.3）发表了题为“An insect effector mimics its host immune regulator to undermine plant immunity”的文章。该研究在水稻中鉴定出一个能够精准调控水稻免疫与生长平衡的分子开关蛋白。然而，正如“道高一尺，魔高一丈”，褐飞虱唾液及其卵表面分泌液中的一种效应子，竟能精妙地模仿这一免疫调控蛋白，巧妙盗用水稻原有的免疫调控模块，实现“以子之矛，攻子之盾”，从而破解水稻的防御体系，有利于自身的取食、产卵及卵孵化。这一突破性发现不仅为昆虫与植物之间错综复杂的防御与反防御相互作用提供了新视角，同时也为创新作物抗虫育种策略开辟了新路径。
在这项研究中，科研人员在水稻中成功发掘了一个关键的免疫负调控因子——14-3-3e（OsGF14e）。该因子能与MAPKKK家族成员OsEDR1l相互作用，通过增强OsEDR1l的蛋白积累和磷酸化水平，放大MAPK信号通路，进而抑制水稻中茉莉酸和过氧化氢的积累，削弱水稻对飞虱的抗性。值得注意的是，虽然OsGF14e突变体能增强水稻的抗性，但植株的生长发育却因此受损。此外，在褐飞虱危害部位，OsGF14e的表达量会在一定时间内下调后恢复，这表明OsGF14e是平衡水稻免疫与生长的关键分子开关。在漫长的进化历程中，植物为了平衡免疫反应带来的自身损害，免疫在正常状态下受到严格调控，而在病原体或昆虫为害时则迅速激活。在无褐飞虱侵害时，OsGF14e保持高表达，严格抑制植物免疫，确保水稻的正常生长；而一旦遭受飞虱侵害，OsGF14e的表达量便会仅限在受害部位快速显著下调，迅速激活免疫反应，精准调配资源在受害区域发起有效的防御反击。一段时间后，其表达量恢复正常，继续维持水稻的生长发育，形成了一种“平时解甲归田，战时蜂拥而上”的精准防御策略。
有趣的是，团队前期在褐飞虱的唾液和卵表面分泌液（Li et al., Insect Science, 2024）中均检测到了与OsGF14e具有高度相似空间结构的同源蛋白Nl14。在褐飞虱取食和产卵过程中，Nl14会随着唾液和卵表面分泌液进入水稻组织中，补偿因飞虱侵害而减少的OsGF14e，通过模拟OsGF14e的功能，盗用OsGF14e-EDR1l的免疫调控模块，从而抑制水稻的抗虫性，从而有利于飞虱的生长、产卵和卵孵化。
本周，水稻害虫防控团队还在国际知名期刊Plant Stress（IF=6.8）发表了题为“Salivary elicitor disulfide isomerase from Nilaparvata lugens targets host rice UDP-glucose epimerase 2 to induce plant defenses”的文章。研究发现，褐飞虱唾液中的激发子二硫键异构酶，通过与水稻中的一种免疫相关蛋白UDP-葡萄糖异构酶2相互作用，激活水稻系列防御反应，增强抗虫性。
植保所水稻害虫防控团队付健美博士为这两篇论文的第一作者，方继朝研究员和纪锐研究员为这两篇论文的共同通讯作者，江苏省农业科学院均为第一完成单位。本论文受到了国自然基金、国家重点研发、江苏省自然青年基金、江苏省青年托举人才等项目的大力支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202409186；https://doi.org/10.1016/j.stress.2025.100744。
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