浙江農(nóng)林大學(xué)林生院青年教師張守科在Cell Reports發(fā)表美國白蛾相關(guān)研究成果

國家林草科技 2025年07月27日 20:07 北京

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近日，浙江農(nóng)林大學(xué)林生院森保學(xué)科張守科副教授在Cell子刊Cell Reports（中科院1區(qū)，TOP）發(fā)表題為“Horizontal gene transfer mediated enhancement of gut antifungal defense facilitates host plant adaptation in an invasive pest”（《水平基因轉(zhuǎn)移介導(dǎo)的腸道抗真菌防御增強(qiáng)有助于入侵害蟲對寄主植物的適應(yīng)》）的研究論文。

該研究首次發(fā)現(xiàn)入侵性害蟲美國白蛾通過水平基因轉(zhuǎn)移（HGT）獲得細(xì)菌源幾丁質(zhì)酶基因（HcuChiA），從而增強(qiáng)腸道抗真菌免疫能力，助力其突破新生境寄主植物水杉的適應(yīng)性屏障。

2020年美國白蛾入侵浙江嘉興、嘉善等地。浙江作為亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，森林資源豐富，為害蟲提供了理想生存環(huán)境。其爆發(fā)已嚴(yán)重威脅城市綠化及林果產(chǎn)業(yè)，但先鋒種群對水杉等新寄主的適應(yīng)機(jī)制尚未明確。通過多組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，取食水杉的美國白蛾南方種群特異性高表達(dá)HcuChiA基因。系統(tǒng)發(fā)育分析揭示該基因源自細(xì)菌的水平基因轉(zhuǎn)移，并在幼蟲腸道特異性表達(dá)。功能驗證表明：RNAi沉默HcuChiA導(dǎo)致水杉飼喂幼蟲死亡率顯著上升；重組HcuChiA蛋白具有幾丁質(zhì)酶活性和廣譜性抑制昆蟲病原真菌能力；清除腸道真菌可部分挽救該基因沉默導(dǎo)致的害蟲死亡率。

本研究證實HcuChiA通過降解真菌細(xì)胞壁幾丁質(zhì)，強(qiáng)化腸道物理屏障，阻斷病原突破害蟲腸壁以提高美國白蛾免疫力，從而提升美國白蛾的適應(yīng)性。該研究創(chuàng)新性揭示HGT在入侵害蟲適應(yīng)性進(jìn)化中的關(guān)鍵作用：微生物源的水平轉(zhuǎn)移基因可直接轉(zhuǎn)化為宿主的免疫武器。這一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了美國白蛾南擴(kuò)機(jī)制等相關(guān)的理論體系，更為入侵物種的防控提供了新靶點——針對HGT基因的精準(zhǔn)干擾技術(shù)有望成為下一代防控策略。

浙江農(nóng)林大學(xué)張守科副教授為第一作者，湖北大學(xué)徐樂天教授為通訊作者。浙江農(nóng)林大學(xué)博士生李子坤、浙江農(nóng)林大學(xué)王義平教授，湖北大學(xué)博士生李夏雨、張羽新等參與了本研究工作。該研究獲浙江省省院合作項目“新入侵浙江重大檢疫害蟲美國白蛾監(jiān)測預(yù)警與防控技術(shù)”（2021SY14）、浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”項目（2023C02034）等項目的資助。

來源：浙江農(nóng)林大學(xué)林生院