贵州大学昆虫所郅军锐教授团队：呋虫胺胁迫对唾液蛋白基因FoCA2调控菜豆植株和西花蓟马互作的影响
2025-07-01 浏览次数： 75
【背景意义】
杀虫剂不仅能直接杀死害虫，对害虫的取食也有明显的影响。呋虫胺因其高效的杀虫活性和相对较低的环境毒性，在蓟马防控中占据了重要地位。西花蓟马Frankliniella occidentalis（Pergande）取食时分泌的唾液不仅能帮助其更好地消化食物，还能调控植物的防御反应。
本课题组前期研究发现呋虫胺显著抑制了西花蓟马在菜豆植株上的取食行为，但其抑制西花蓟马取食的原因尚不明确。因此，贵州大学郅军锐教授团队研究了呋虫胺胁迫下唾液蛋白基因FoCA2在菜豆植株和西花蓟马互作中的作用。研究结果为揭示呋虫胺对蓟马的作用机制提供了新的见解，同时也明确了该基因可作为蓟马防治的新靶标，为开发针对西花蓟马唾液蛋白的新型防治策略提供了重要的理论依据。
【研究内容】
论文首先验证了FoCA2基因的表达是否受到呋虫胺胁迫的抑制；分析了FoCA2蛋白的结构及其与其他昆虫CA蛋白的进化关系，并确定了FoCA2基因在西花蓟马不同发育阶段和部位的表达谱。最后，探究了沉默FoCA2基因对西花蓟马取食、存活和繁殖以及对菜豆防御反应的影响。结果表明，FoCA2基因的表达确实受到呋虫胺胁迫的抑制（图1）。FoCA2基因属于碳酸酐酶超家族、具有3个该家族的保守结构域；进化树分析表明FoCA2基因与同为缨翅目的烟褐花蓟马F. fusca密切相关，聚成独立的一支（图2）。FoCA2基因的表达谱表明该基因在西花蓟马的取食阶段（2龄若虫和成虫阶段）以及头部（包含唾液腺）高表达（图3）。沉默FoCA2基因后，西花蓟马在菜豆植株上的取食行为受到显著抑制，减少了刺探的次数、取食的次数和持续时间，导致其取食损伤面积和取食斑显著减少；在沉默FoCA2基因后的8 d内，西花蓟马的存活率在第一天就显著低于dseGFP组，且逐渐降低；同时，西花蓟马的平均每日产卵量和总产卵量也显著减少（图4）。此外，沉默FoCA2基因后的西花蓟马取食菜豆植株在24 h内还激活了菜豆的胼胝质合成酶基因和JA/SA信号通路相关基因（PvPR2, PvPAL, PvLOX和PvAOS）的表达（图5），诱导了菜豆更多的胼胝质沉积（图6）。研究结果表明FoCA2是参与西花蓟马取食和寄主适应的关键效应蛋白，为深入揭示西花蓟马与其寄主植物之间的相互作用奠定了理论基础。
图1 呋虫胺LC25处理后对西花蓟马FoCA2的表达的影响
图2 FoCA2蛋白的保守结构域预测（A）及其与其他昆虫的进化树分析（B）
图3 FoCA2基因在西花蓟马不同发育阶段（A）和部位（B）中的相对表达
图4 沉默FoCA2基因对西花蓟马取食（A-C）、存活（D-E）和繁殖（F-G）
图5 沉默FoCA2基因后，西花蓟马取食对菜豆防御反应的影响
图6 未接虫对照（未处理组）、dseGFP或dsFoCA2处理过的蓟马取食后，菜豆叶片胼胝质沉积情况
【作者团队及基金支持介绍】
贵州大学昆虫研究所硕士研究生田松为论文的第一作者，郅军锐教授为通讯作者；硕士研究生杨彦琪，博士研究生李定银、岳文波、刘利参与了部分工作。本研究得到了国家自然科学基金（32460665）的资助。
【原文信息】
Tian, S., Yang, Y. Q., Li, D. Y., Yue, W. B., Liu, L., Zhi, J. R. (2025) The role of salivary effector FoCA2 in modulating the interactions of the defense response of the kidney bean plant and the adaptability of Frankliniella occidentalis under dinotefuran exposure[J]. Pesticide Biochemistry and Physiology, 2025, 209:106336. DOI 10. 1016/j.pestbp.2025.106336.
（撰稿：郅军锐；审核：常志敏）