一個(gè)原本屬于植物的基因，被害蟲(chóng)“盜取”后，不但可以為害蟲(chóng)效力，而且在兩種害蟲(chóng)體內(nèi)，演化出了截然不同的功能。“無(wú)間道”情節(jié)，在自然界的進(jìn)化中正在上演。

       近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所張友軍研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)科學(xué)》上發(fā)表了最新研究成果，一種源自植物的基因——類甜蛋白基因（Thaumatin-like protein，TLP），被兩種近緣粉虱害蟲(chóng)“盜取”后，在它們體內(nèi)演化出了截然不同的功能，幫助它們適應(yīng)不同的生存環(huán)境。這一發(fā)現(xiàn)為害蟲(chóng)綠色防控提供了新思路。

       基因的“三頭六臂”：從植物到昆蟲(chóng)的神奇演化

       在中國(guó)古代神話中，哪吒擁有“三頭六臂”，能夠同時(shí)應(yīng)對(duì)多種挑戰(zhàn)。而這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，TLP基因在植物、溫室白粉虱和煙粉虱中，也展現(xiàn)出了類似的“神奇能力”。

       TLP基因最初存在于植物中，主要用于對(duì)抗植物病原真菌的感染。然而，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種基因被兩種近緣粉虱害蟲(chóng)——溫室白粉虱和煙粉虱“偷盜”后，竟然在它們體內(nèi)演化出了不同的功能。

       在溫室白粉虱體內(nèi)，類甜蛋白基因保留了它的“老本行”——抗真菌功能。當(dāng)病原真菌侵襲時(shí)，這個(gè)基因編碼的蛋白能有效抑制真菌細(xì)胞壁的合成，幫助溫室白粉虱在真菌競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。可以說(shuō)，溫室白粉虱把這個(gè)基因變成了自己的“生物護(hù)甲”。

       而在煙粉虱體內(nèi)，這個(gè)基因卻被徹底“改造”了。煙粉虱用它編碼了一種新型效應(yīng)蛋白，這種蛋白存在于煙粉虱的唾液腺中。當(dāng)煙粉虱刺吸植物汁液時(shí)，這種蛋白會(huì)通過(guò)唾液注入植物體內(nèi)，精準(zhǔn)抑制植物的茉莉酸（JA）信號(hào)通路。茉莉酸是植物抵抗蟲(chóng)害的核心“警報(bào)系統(tǒng)”，煙粉虱通過(guò)這種方式悄無(wú)聲息地瓦解了植物的抗蟲(chóng)防御，讓自己能夠輕松取食。

       為什么同一個(gè)基因在兩種害蟲(chóng)中會(huì)演化出不同的功能？研究團(tuán)隊(duì)從生態(tài)位分化角度給出了解釋。

       溫室白粉虱主要分布在溫帶地區(qū)，高濕度環(huán)境讓它們更容易遭遇真菌感染，因此強(qiáng)化抗真菌能力成為了它們的生存剛需。而煙粉虱作為一種入侵物種，需要快速適應(yīng)不同的寄主植物，抑制植物的茉莉酸通路幫助它們突破宿主防御，實(shí)現(xiàn)全球擴(kuò)張。

       “這就像兩兄弟繼承了同一塊‘神鐵’，”論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院蔬菜與花卉研究所博士生胡媛比喻道，“哥哥把它鍛造成盾牌抵御外敵，弟弟卻將其磨成利劍攻城略地。”

       水平轉(zhuǎn)移基因：打破傳統(tǒng)科學(xué)觀點(diǎn)

       這種基因的“三頭六臂”現(xiàn)象，不僅展示了基因在不同物種中的強(qiáng)大適應(yīng)能力，還為人們理解水平轉(zhuǎn)移基因在物種進(jìn)化中的作用提供了全新的視角。

       水平轉(zhuǎn)移基因是指基因在不同物種之間的轉(zhuǎn)移，而非通過(guò)傳統(tǒng)的遺傳方式（如父代傳遞給子代）。過(guò)去，科學(xué)家普遍認(rèn)為，水平轉(zhuǎn)移基因在不同物種中具有功能保守性，即基因的功能在不同物種中保持一致。然而，這項(xiàng)研究打破了這一傳統(tǒng)觀點(diǎn)。

       研究發(fā)現(xiàn)，TLP基因在植物、溫室白粉虱和煙粉虱中，經(jīng)歷了獨(dú)特的功能分化和進(jìn)化軌跡。這種功能分化不僅幫助兩種粉虱適應(yīng)了不同的生存環(huán)境，還促進(jìn)了它們的生態(tài)位和物種分化。這一發(fā)現(xiàn)表明，水平轉(zhuǎn)移基因在物種進(jìn)化中可能扮演了更為復(fù)雜和多樣化的角色。

       除了在進(jìn)化生物學(xué)上的重要意義，這項(xiàng)研究還為害蟲(chóng)綠色防控提供了新的思路。TLP基因作為水平轉(zhuǎn)移基因，在兩種粉虱中展現(xiàn)了不同的功能，這使其成為潛在的害蟲(chóng)防控分子靶標(biāo)。

       研究團(tuán)隊(duì)表示，基于RNA干擾（RNAi）技術(shù)，科學(xué)家可以針對(duì)TLP基因設(shè)計(jì)特異性農(nóng)藥，精準(zhǔn)打擊害蟲(chóng)，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境和有益昆蟲(chóng)的影響，為害蟲(chóng)精準(zhǔn)綠色防控具有重要的理論和實(shí)踐意義。

       這項(xiàng)研究由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所張友軍研究員團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，昆蟲(chóng)組博士后胡媛、龔成（現(xiàn)為揚(yáng)州大學(xué)植保學(xué)院特聘教授）、楊澤眾（現(xiàn)為天津市農(nóng)科院植保所副研究員）為論文的共同第一作者。張友軍研究員、郭兆將研究員與瑞士納沙泰爾大學(xué)Ted C. J. Turlings教授為論文的通訊作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目等資助。（宋雅娟）

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202502193

[ 責(zé)編：焦子原 ]

光明網(wǎng)原文鏈接：https://share.gmw.cn/kepu/agri/2025-03/18/content_37913107.htm