近日，中国农业大学植物保护学院与中国热带农业科学院环植所热带果蔬害虫研究组合作在探究植物来源的氢氰酸（HCN）对害虫毒性机制方面取得了重要突破。研究表明，不同类型的生氰糖苷和β-葡萄糖苷酶（β-GLU）组合在释放HCN的能力上存在差异。实验显示，使用致死中浓度的生氰化合物处理能够显著抑制二斑叶螨体内解毒、抗氧化以及呼吸系统相关生化酶的活性，从而影响其发育、繁殖及种群增长。
这项研究首次直接证明了HCN对二斑叶螨具有毒性作用，为开发基于HCN的新型害虫防治策略提供了重要的理论基础。相关成果以“Mechanisms underlying the effects of cyanogenesis on development and reproduction of Tetranychus urticae: Insights from enzyme activity and gene expression aspects” 为题发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》。中国农业大学与中国热带农业科学院环植所联培博士研究生伍牧锋为第一作者，梁晓研究员为共同第一作者，陈青研究员和中国农业大学李志红教授为通讯作者。
当植物组织被昆虫取食时，原本无毒的生氰糖苷会在游离的β-GLU作用下发生反应，生成有毒的HCN。这一两阶段防御机制被认为是植物抵御昆虫侵害的重要手段。然而，以往的研究多依赖于观察昆虫对含氰植物的取食行为来间接证明HCN的抗虫效果，这种方法难以排除其他次生代谢物的影响，无法准确评估HCN单独的毒性效应。此次，研究人员测试了多种植物源生氰糖苷（如苦杏仁苷、亚麻苦苷、百脉根苷）与不同来源的β-GLU（例如苦杏仁和利马豆）组合的生氰效率，发现亚麻苦苷与来自利马豆的β-GLU配合产生的HCN量最大，对二斑叶螨的致死效果最为明显。值得注意的是，单独的任何一种氰苷溶液均不足以引起害螨死亡。分子对接模拟进一步验证了这种组合具有最高的结合能和最强的分子间作用力。在应用致死中浓度的生氰溶液后，观察到该溶液显著降低了二斑叶螨体内相关生化酶的活性及其基因表达水平，导致其发育周期延长，产卵数量减少，孵化率下降，种群增长受到抑制。这标志着首次明确HCN对二斑叶螨的毒性作用，为利用HCN进行害虫控制提供了新的思路和科学依据。
氢氰酸抑制二斑叶螨发育繁殖和种群增长的模式图
该研究得到了国家现代农业产业技术体系、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
