开门红！宁波大学陈剑平院士与孙宗涛团队发表2025年首篇《PNAS》，揭示点蜂缘蝽危害引发大豆“症青”的新机制

学术 2025-02-01 14:41 北京

2025年1月31日，宁波大学农产品质量安全全国重点实验室陈剑平院士和孙宗涛团队在《PNAS》期刊上发表了题为“A Pentatomomorpha-specific salivary protein activates plant immunity and is critical for insect feeding”的研究论文(Hu et al., 2025)。该研究揭示了点蜂缘蝽唾液蛋白RpSP1在激活植物免疫与促进害虫取食中的双重作用，为害虫防治与农业可持续发展提供了新的研究视角。

点蜂缘蝽（Riptortus pedestris）是危害豆科作物的重要农业刺吸性害虫，能够通过直接取食导致大豆“症青”现象的发生。近年来，该害虫在我国的发生频率和危害程度不断上升，严重威胁我国大豆产业的振兴与发展。在长期的进化过程中，昆虫与植物之间形成了一种攻防相抗的“军备竞赛”关系：昆虫通过分泌唾液蛋白来抑制植物的防御反应，以便更高效地取食；而植物则进化出复杂的识别机制，能够识别昆虫唾液中的某些成分，并通过激活免疫系统进行防御。

在该研究中，研究团队采用分泌蛋白质谱测序技术，鉴定了81种具有信号肽的唾液蛋白。通过本氏烟瞬时表达系统，从点蜂缘蝽的唾液腺中鉴定出了一个植物免疫激发子——RpSP1。该蛋白不仅能够激活多种植物的免疫反应，还能诱导细胞死亡，这一过程依赖于植物分子伴侣热休克蛋白SPIP1与HSP90。RpSP1能够被多种植物识别，包括豆科作物如大豆、豇豆、菜豆和蚕豆，茄科作物如本氏烟、番茄和辣椒，以及棉花等。进一步的序列分析显示，RpSP1同源蛋白在蝽次目（Pentatomomorpha）中广泛存在，并且这些同源物中具有四个保守基序。通过构建截短突变体，研究人员发现植物特异性识别RpSP1中的C端22个氨基酸，且这一22氨基酸肽段（RpSP1-C-22）足以诱导植物细胞死亡。

研究人员进一步构建了过表达RpSP1的大豆转基因植株。与对照植株相比，这些转基因植株的基础免疫水平显著提高，点蜂缘蝽的取食时长明显减少，“症青”症状得到了显著缓解，转基因大豆植株的生长发育状况得到显著改善，具体表现为成熟期缩短、空荚瘪荚数量减少以及单株粒重增加。此外，过表达RpSP1的大豆植株对棉铃虫也表现出更强的抗性。有趣的是，利用RNA干扰技术沉默了点蜂缘蝽体内的RpSP1基因后，发现RpSP1不仅是植物免疫的激发子，还在点蜂缘蝽的取食和生长发育中发挥着至关重要的作用。具体表现为，沉默RpSP1的点蜂缘蝽在取食过程中，非刺探阶段显著延长，而取食阶段则大幅缩短。此外，这些沉默RpSP1的点蜂缘蝽在取食后体重增长缓慢，发育周期延长，生存率下降。进一步研究表明，沉默RpSP1导致点蜂缘蝽取食行为受损，从而显著减弱其引发的大豆“症青”症状（图1）。

图1. 沉默点蜂缘蝽 RpSP1缓解大豆“症青”症状

该研究为植物与害虫相互作用领域提供了新视角。点蜂缘蝽通过唾液蛋白RpSP1在点蜂缘蝽与植物的“军备竞赛”中扮演双重角色：一方面RpSP1是点蜂缘蝽高效取食的关键因素；另一方面，RpSP1被植物识别，并激活植物的防御反应，这充分展现了双方的进化博弈。这一发现加深了我们对植物抗虫机制的理解，也为开发绿色防控技术、改良作物抗虫性提供了新的研究靶点，具有重要的科学价值和应用前景。特别是在大豆“症青”病害的防控方面，该研究揭示了 RpSP1 在调控点蜂缘蝽取食行为和大豆免疫反应中的关键作用，为有效缓解大豆“症青”、保障大豆产量和质量提供了坚实的理论基础，对推动农业可持续发展具有重要意义。

宁波大学陈剑平院士与孙宗涛团队一直致力于大豆“症青”的成灾致害机制及高效绿色防控技术研究。研究团队明确了点蜂缘蝽通过直接取食导致大豆“症青”的发生，并建立了室内外鉴定体系，系统的阐明了点蜂缘蝽的危害规律，揭示了大豆始荚期是点蜂缘蝽危害大豆的关键时期，连续多年的田间监测发现，点蜂缘蝽的田间爆发高峰与大豆花荚期一致，从而为建立大豆花荚期施药的精准防控提供了理论依据，该防控措施能够显著减轻点蜂缘蝽对大豆造成的“症青”危害(Wei et al., 2023)。此外，研究团队利用高通量测序技术和多组学分析，成功组装了染色体水平的点蜂缘蝽全基因组(Huang et al., 2021)，并鉴定出一系列RNAi靶标基因，揭示了这些基因在调控点蜂缘蝽取食行为和影响大豆“症青”中的重要作用，为创制抗点蜂缘蝽转基因大豆提供了丰富的基因资源，也为基于RNA干扰的点蜂缘蝽防控技术研发奠定了理论基础(Huang et al., 2023; Shan et al., 2023; Wang et al., 2024)。论文第一作者为宁波大学植物病毒研究所与西北农林科技大学联合培养的博士研究生胡彪，宁波大学孙宗涛研究员为通讯作者。宁波大学陈剑平院士提供了重要支持和帮助。此外宁波大学李诣远研究员，魏中艳副研究员等提供了重要支持。该研究得到了国家科技部重点研发计划项目、国家自然科学基金、宁波市自然科学基金等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2425190122

参考文献

Hu, B., Feng, X., Xu, M., Huang, Y., Guo, C., Yuan, R., Li, Y., Wei, Z., Chen, J., and Sun, Z. (2025). A pentatomomorpha-specific salivary protein activates plant immunity and is critical for insect feeding. Proc Natl Acad Sci USA 122, e2425190122.

Huang, H.J., Ye, Y.X., Ye, Z.X., Yan, X.T., Wang, X., Wei, Z.Y., Chen, J.P., Li, J.M., Sun, Z.T., and Zhang, C.X. (2021). Chromosome-level genome assembly of the bean bug Riptortus pedestris. Mol Ecol Resour 21, 2423-2436.

Huang, Y., Hu, B., Wei, Z., Shan, S., Guo, C., Zhang, H., Li, Y., Chen, J., Kang, X., Huang, H., et al. (2023). A secreted salivary effector from Riptortus pedestris impairs soybean defense through modulating phytohormone signaling pathways. Insect Sci 30, 1637-1647.

Shan, S., Huang, Y., Guo, C., Hu, B., Zhang, H., Li, Y., Chen, J., Wei, Z., and Sun, Z. (2023). A salivary secretory protein from Riptortus pedestris facilitates pest infestation and soybean staygreen syndrome. Mol Plant Pathol 24, 560-569.

Wang, G., Hu, B., Yao, X., Wei, Z., Chen, J., and Sun, Z. (2024). A Stinkbug Salivary Protein Is Indispensable for Insect Feeding and Activates Plant Immunity. Plant, Cell & Environment.

Wei, Z., Guo, W., Jiang, S., Yan, D., Shi, Y., Wu, B., Xin, X., Chen, L., Cai, Y., Zhang, H., et al. (2023). Transcriptional profiling reveals a critical role of GmFT2a in soybean staygreen syndrome caused by the pest Riptortus pedestris. New Phytol 237, 1876-1890.

NC | 宁波大学陈剑平院士和孙宗涛团队揭示植物RNA病毒抑制OsNPR1介导抗病毒免疫的新机制

Nature Communications | 宁波大学陈剑平院士和孙宗涛团队揭示植物RNA病毒致病和传播的新机制

Plos Pathogens | 陈剑平院士/孙宗涛研究员团队揭示水稻核转录因子NF-YA调控茉莉酸介导的抗病毒途径新机制

陈剑平院士/孙宗涛团队揭示大豆花叶病毒P1蛋白差异调节水杨酸途径影响自身致病性和宿主防御反应

宁波大学陈剑平院士/孙宗涛研究员团队揭示水稻受体类蛋白介导寄主防御病毒侵染的分子机制

PNAS 详细解读 | 宁波大学陈剑平院士/孙宗涛研究员团队揭示植物RNA病毒致病和传播的新机制!

Plant Cell | 宁波大学陈剑平院士/孙宗涛研究员团队揭示植物激素调控水稻抗病毒的新机制!

宁波大学陈剑平院士团队在Nature旗下期刊发表最新成果，揭示植物性昆虫肠道微生物群来源于其周围的土壤和植物，对繁殖起到重要作用

PNAS | 陈剑平院士研究团队在植物RNA病毒致病机制方面取得重要进展!

南京农大联合多家单位揭示大豆症青病毒的昆虫传播媒介和流行病学特征

PBJ | 中科院王二涛课题组鉴定到大豆重大病害“症青”发生的“真凶

首次破解！南农植物病毒学团队联合多单位在Molecular Plant发文，破解大豆重大病害“症青”的病因

点分享

点点赞

点在看