“超级害虫” 从植物身上学习生存能力

烟粉虱是世界粮农组织认定的世界第二大害虫，也是至今为止唯一被冠以“超级害虫”的农业害虫，被列为最危险的100种入侵物种。它可以取食600多种植物，危害多种粮食、蔬菜作物。近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所研究员张友军团队报道了烟粉虱可以通过学习植物多不饱和脂肪酸合成技术，并将其用于提高自身生殖能力，减少对寄主植物的营养依赖性。相关论文在线发表于《先进科学》。

烟粉虱是全球性农业害虫，在1996年于中国发现，这种害虫的食谱极为广泛，如花生和荞麦，这些是脂肪酸类物质含量差异巨大的植物，但同样都是烟粉虱的食物和寄主。

多不饱和脂肪酸是所有生物体的必需营养素。但通常情况下，动物只能通过膳食获取，而不能自主合成，烟粉虱则打破了这一规律，科学家们最初通过基因测序，在烟粉虱体内发现了一个植物源的基因，这个基因正是生物合成多不饱和脂肪酸的关键基因。

排除测序中可能产生的污染或误差后，科研人员确定，该基因确实存在于烟粉虱体内，研究团队随后通过蛋白结构分析、体外酵母表达酶活分析和烟粉虱各组织荧光分析发现，这个基因依然行使着和植物同源基因一样的功能，帮助烟粉虱合成多不饱和脂肪酸。

这是一次基因由植物转移到昆虫中的水平转移事件。在过去，水平基因转移在原核生物之间经常发生，被认为是原核生物进化的重要驱动力。不过，节肢动物水平基因转移事件的基因供体几乎全是微生物，此前一直缺少植物源功能基因水平转移至昆虫的实验证据。

其实，在此前，张友军团队联合其他团队，就已经发现过烟粉虱在进化中“偷窃”植物基因，以对抗植物免疫机制的现象。如今，再次发现烟粉虱“学习”植物合成多不饱和脂肪酸的能力，对揭开烟粉虱体内的秘密，有着重要的意义。

在解析了烟粉虱神奇的PUFA生物合成能力的分子机制之后，张友军团队制定了一种实验方案，来破译烟粉虱窃取“超级力量”的用途，即利用干扰技术沉默烟粉虱的该基因，观测烟粉虱的变化。随后的实验中，沉默该基因后，烟粉虱生殖能力显著下降。

据介绍，该研究在国际上首次报道了植食性昆虫利用植物源水平转移基因，参与自身营养物质合成的分子机制，对理解植食性昆虫寄主适应性分子机制提出了新依据。同时，该研究还率先揭示了植物向昆虫转移的功能性水平转移基因作为新一代害虫控制靶标的应用潜力，为害虫精准绿色防控提供了重要的理论依据。