近日，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(chóng)對(duì)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(chóng)美國(guó)白蛾通過(guò)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(guó)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(chóng)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(duì)水杉等新寄主的適應(yīng)機(jī)制尚未明確。通過(guò)多組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，取食水杉的美國(guó)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(chóng)腸道特異性表達(dá)。功能驗(yàn)證表明：RNAi沉默HcuChiA導(dǎo)致水杉飼喂幼蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)死亡率。
本研究證實(shí)HcuChiA通過(guò)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(chóng)腸壁以提高美國(guó)白蛾免疫力，從而提升美國(guó)白蛾的適應(yīng)性。該研究創(chuàng)新性揭示HGT在入侵害蟲(chóng)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(guó)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(diǎn)——針對(duì)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(lè)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(xiàng)目“新入侵浙江重大檢疫害蟲(chóng)美國(guó)白蛾監(jiān)測(cè)預(yù)警與防控技術(shù)”（2021SY14）、浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”項(xiàng)目（2023C02034）等項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115970
（森保學(xué)科）
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