研究提出白僵菌偏好感染不同昆虫寄主的作用机制

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文章导读

为什么同一种真菌杀虫剂对蚊子束手无策，却能精准剿灭苍蝇？中国科学院团队最新破解了球孢白僵菌的"寄主偏好密码"！研究发现，关键在于菌株是否携带Bhe1效应子基因——它像一把隐形钥匙，专攻蝇类昆虫的免疫防线：通过劫持果蝇特有的Dsff1蛋白，阻断抗菌肽分泌，让害虫防御系统瞬间瘫痪。更颠覆的是，Bhe1缺失仅削弱蝇类杀伤力，对其他昆虫毫无影响。这意味着未来筛选杀虫菌株时，只需锁定该基因，就能定制靶向蚊虫的绿色农药，大幅提升农业害虫防治效率。这项PNAS重磅成果，为生态友好型植保带来革命性突破。

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近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心科研团队，揭示了球孢白僵菌不同菌株偏好感染不同昆虫寄主的作用机制。

病原菌的不同菌株对同一寄主常表现出致病力差异。但是，菌株寄主偏好性的形成与作用机制尚不明确。球孢白僵菌已被广泛应用为环境友好的真菌杀虫剂。针对不同靶标害虫，大规模筛选、应用高毒力菌株是害虫高效防治的保障。

在白僵菌种群遗传研究的基础上，科研团队针对近300个球孢白僵菌菌株，以原始分离寄主的昆虫目为单元进行分组并开展研究。基因组关联分析显示，初始分离自双翅昆虫的菌株基因组存在两个异常位点。团队进一步针对不同位点编码基因进行基因缺失及生物测定，获得影响白僵菌感染蝇类昆虫的潜在效应子基因Bhe1。Bhe1在不同菌株中存在有无的二元分布特征，编码蛋白也存在长度差异。同时，Bhe1缺失突变株感染双翅目的蚊虫及其他目昆虫的毒力不受影响。

以Bhe1为诱饵的文库筛选研究发现，Bhe1同果蝇属特异的功能未知蛋白Dsff1互作，该基因受Toll信号途径调控，干扰Dsff1会影响果蝇抗真菌感染的能力。进一步以Dsff1为诱饵，筛选及验证证明Dsff1同果蝇Bbd蛋白互作，后者为辅助抗菌肽分泌的关键因子。针对Dsff1和Bbd干扰品系被感染后的血淋巴的质谱分析显示，与突变品系中的抗菌肽基因表达水平上调相反，胞外抗菌肽水平下调。这证明，Dsff1作为Bbd的辅因子，共同调控抗菌肽的分泌。研究显示：使用Bhe1突变株感染Dsff1干扰品系的死亡率与对照无显著差异；在不含Bhe1基因的菌株中表达Bhe1，提高了菌株对果蝇感染毒力，证明Bhe1与Dsff1的对应互作关系。