近日，我所張友軍研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際綜合類(lèi)Top學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)科學(xué) (Advanced Science ) , IF=14.3》在線(xiàn)發(fā)表了題為“Functional divergence of plant-derived thaumatin-like protein genes in two closely related whitefly species” 的最新研究論文。該成果報(bào)道了兩個(gè)重大農(nóng)業(yè)粉虱類(lèi)害蟲(chóng)近緣種溫室白粉虱和煙粉虱“偷盜”了植物源類(lèi)甜蛋白基因（Thaumatin-like protein， TLP），其功能分化促進(jìn)了這兩個(gè)粉虱近緣種的生態(tài)位甚至物種分化（圖1）。研究結(jié)果為昆蟲(chóng)水平轉(zhuǎn)移基因功能解析提供全新的視角，并為田間害蟲(chóng)精準(zhǔn)綠色防控提供了重要靶標(biāo)。

       本研究發(fā)現(xiàn)，TLP基因在植物祖先中主要用于對(duì)抗植物病原真菌感染，而被昆蟲(chóng)獲得后，在溫室白粉虱中主要用于對(duì)抗昆蟲(chóng)病原真菌感染，然而，在煙粉虱中，該基因竟然可以作為效應(yīng)因子（Effector）被分泌到寄主植物中抑制植物茉莉酸（JA）介導(dǎo)的抗蟲(chóng)免疫防御反應(yīng)從而利于取食不同寄主植物。

       該研究在國(guó)際上首次報(bào)道了水平轉(zhuǎn)移基因能在近緣物種中進(jìn)化出截然不同的生物學(xué)功能，這種TLP基因在植物、溫室白粉虱和煙粉虱三者中的功能分化的奇特現(xiàn)象，恰似中國(guó)古代神話(huà)中“哪吒”的三頭六臂：即該基因能從一個(gè)古老的植物祖先本體在兩個(gè)昆蟲(chóng)近緣種中演化出兩個(gè)功能不同的"分身"，從而增強(qiáng)三者對(duì)不同環(huán)境脅迫的生態(tài)適應(yīng)性。這一重大發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了水平轉(zhuǎn)移基因在不同物種中具有功能保守性的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，并表明水平轉(zhuǎn)移基因可能經(jīng)歷了獨(dú)特的新功能化和亞功能化等進(jìn)化軌跡，從而促進(jìn)近緣種間生態(tài)位甚至物種分化。同時(shí)，該研究還表明外源水平轉(zhuǎn)移基因可以作為基于RNAi的新一代害蟲(chóng)防控靶標(biāo)的應(yīng)用潛力，為害蟲(chóng)精準(zhǔn)綠色防控具有重要的理論和實(shí)踐意義。

圖1. 植物源水平轉(zhuǎn)移基因TLP在溫室白粉虱和煙粉虱中的功能分化機(jī)制

       昆蟲(chóng)組博士后胡媛、龔成（已出站，現(xiàn)為揚(yáng)州大學(xué)植保學(xué)院特聘教授），楊澤眾（已出站，現(xiàn)為天津市農(nóng)科院植保所副研究員）為本論文共同第一作者，張友軍研究員、郭兆將研究院與瑞士納沙泰爾大學(xué)Ted C. J. Turlings教授為論文的通訊作者。該研究得到了國(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。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202502193