近日，上海市农业科学院生态环境保护研究所季香云/蒋杰贤课题组和华东理工大学药学院万年峰课题组合作在Cell子刊—Current Biology上发表了题为"Plant defense metabolites influence the interaction between an insect herbivore and an entomovirus"的研究论文。这项研究深入探讨了植物多样性背景下，植物次生代谢物质通过影响甜菜夜蛾的解毒代谢过程，从而改变昆虫病毒杀虫剂效果的具体机制。
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该研究聚焦于植物、植食性昆虫与昆虫病毒这三者之间复杂的互动关系，这是昆虫学和生态学领域长期以来关注的核心议题。自20世纪60年代起，已有证据表明植物可以影响植食性昆虫对病毒杀虫剂的敏感度，但直到现在，对于这种影响背后的分子机制了解仍相对有限。
为了填补这一知识空白，研究团队筛选了14种不同科属的寄主植物，评估它们对甜菜夜蛾病毒杀虫剂敏感度的影响。研究发现，黄豆能够显著增强甜菜夜蛾对核型多角体病毒的敏感度，而蕹菜的效果则相对较弱，甘蓝处于中间水平。基于这一发现，研究者选择了黄豆、甘蓝和蕹菜三种植物，进行了广泛的代谢组学分析。结果表明，黄豆叶中含有较高浓度的四种次生代谢物质——染料木素、山奈酚、槲皮苷和香豆素，这些成分被认为是提高甜菜夜蛾病毒感染后死亡率的关键因素。进一步的研究显示，当这四种次生代谢物质与病毒一同作用于甜菜夜蛾时，能够显著增加病毒对昆虫的致命性。通过对感染病毒后的甜菜夜蛾进行转录组学分析，研究者观察到，与单独使用病毒相比，次生代谢物质与病毒联用导致了幼虫体内解毒酶基因表达的明显下降，酶活性也受到了不同程度的抑制。通过RNA干扰和转基因技术的功能验证实验，确定了四个特定的解毒酶基因（CYP340K4、CXE18、GSTe和GSTe1）的下调表达与幼虫对病毒的敏感性增加密切相关。这项研究不仅揭示了植物次生代谢产物在调节植食性昆虫与昆虫病原体交互作用中的新机制，还提出了通过利用植物中的天然产物来提高昆虫病毒杀虫剂效果的新策略。此外，这也是国际上首次从分子层面详细阐述植物多样性如何影响病毒杀虫剂效果的成功尝试，其研究成果有望为理解植物-害虫-天敌三者间的复杂关系提供重要参考。上海市农业科学院季香云/蒋杰贤课题组与华东理工大学万年峰课题组以化学农药减施增效和维护生态系统稳定为目标，长期致力于利用生物多样性控制植物病虫害研究，团队成员王金彦近几年从寄主植物－植食性昆虫－昆虫病毒杀虫剂三营养层级入手，系统研究了植物多样性如何影响夜蛾对病毒杀虫剂的易感性，并取得了一系列成果，阶段性成果发表于Current Biology（2024）、Journal of Pest Science（2024）、Pest Management Science（2021, 2020）、Journal of Applied Entomology（2021）等国际权威学术刊物上。 上海市农业科学院王金彦助理研究员为该论文的第一作者，季香云研究员、蒋杰贤研究员和华东理工大学万年峰研究员为论文的共同通讯作者，已毕业硕士生范能能和袁圆以及英国埃克塞特大学Chris Bass教授、美国莱斯大学Evan Siemann教授为共同作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、上海市青年人才启明星“扬帆计划”项目、国家高层次青年人才等项目的资助。![]()
