国家甘蔗工程技术研究中心王锦达研究团队发现草地贪夜蛾唾液蛋白SfApyrase激发植物防御反应机制

草地贪夜蛾（学名：Spodoptera frugiperda），也称为秋粘虫，是一种原产于美洲热带和亚热带地区杂食性的害虫，对全球玉米、甘蔗、高粱和马铃薯等农作物构成了严重威胁。该害虫于2019年1月传入中国并迅速蔓延，已被我国列入《一类重大病虫害名录》。植物在与昆虫的漫长进化过程中，植物能够通过识别昆虫唾液中的特定化合物触发防御反应。三磷酸腺苷双磷酸酶Apyrase是一种能够催化腺苷三磷酸（ATP）和腺苷二磷酸（ADP）水解生成腺苷一磷酸（AMP）和无机磷的关键酶。而草地贪夜蛾的唾液中的SfApyrase是否参与植物的防御反应，在之前的研究中尚不明确。

近日，Plant Cell & Environment（植物细胞和环境）在线发表了国家甘蔗工程技术研究中心王锦达团队题为“Salivary protein SfApyrase of Spodoptera frugiperda stimulates plant defense response”（草地贪夜蛾唾液蛋白SfApyrase激发植物防御反应）的研究论文。该研究在草地贪夜蛾的唾液蛋白质组中鉴定出了一种类似Apyrase的蛋白，命名为SfApyrase。这种蛋白主要在唾液腺中表达，并在昆虫取食过程中分泌到植物体内。通过烟草和玉米中的瞬时表达SfApyrase增强了植物的抗性，并导致昆虫取食减少；RNA干扰技术降低SfApyrase的表达，可以增加草地贪夜蛾的生长和取食。此外，研究还表明SfApyrase能够激活茉莉酸信号通路，上调防御相关基因，促进次生抗虫代谢产物，特别苯并恶嗪类化合物的合成，进而激发植物的防御反应，增强对草地贪夜蛾的抗性。研究证实了SfApyrase是一种通过取食分泌到宿主植物中的唾液激发子，可以诱导植物的防御反应，揭示了SfApyrase在植物与昆虫相互作用中的关键作用，为昆虫与植物相互作用的分子机制提供了新的见解，对于农业可持续发展和害虫管理具有重要的实际意义。

福建农林大学农学院2020级硕士研究生姚杨为该论文第一作者，国家甘蔗工程技术研究中心王锦达副研究员和北京农林科学院王然副研究员为论文共同通讯作者。国家甘蔗工程技术研究中心高三基研究员，张慧丽助理研究员和傅华英实验师参与了实验指导，美国路易斯安那州立大学冯红林教授参与了项目指导，农学院在读硕士研究生林焕泰、陈铫辉，在读博士生陈丽兰参与了该项研究。本研究受到国家重点研发计划（2023YFD1200700和2023YFD120703）、国家糖料产业技术体系（CARS-17）、广西科学技术重大专项（AA22117004）、福建农林大学校杰出青年基金（xjq202119）、北京农林科学院优秀青年基金（YXQN202301）和福建省自然科学基金（2022J01615）等项目资助支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.15121

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