揭示玫瑰绿僵菌CR02对马铃薯桃蚜的杀虫潜力：一种体外与计算机模拟相结合的研究方法

本研究针对马铃薯主要害虫桃蚜(Myzus persicae)的化学防治难题，首次系统评估了玫瑰绿僵菌(Clonostachys rosea)CR02菌株的杀虫效能。通过体外生物测定证实其分生孢子悬浮液(LC50=8.71×105 conidia/ml)和培养滤液(96h死亡率94.17%)的显著杀虫活性，结合GC-MS分析鉴定出3,4-二羟基扁桃酸等关键生物活性物质，并采用分子对接技术揭示其与蚜虫化学感受蛋白4(CSP4)的高亲和力结合(-8.6kcal/mol)。研究为开发新型生物农药提供了理论依据，对推动蚜虫绿色防控具有重要意义。

　　

马铃薯作为全球第三大主食作物，在农业生产中占据重要地位。然而，桃蚜(Myzus persicae)这种分布广泛的多食性害虫严重威胁马铃薯产量，不仅通过直接吸食汁液导致植株生长受阻，更是马铃薯卷叶病毒(PLRV)和Y病毒(PVY)的主要传播媒介，可造成10%-80%的产量损失。长期以来，化学杀虫剂是防治桃蚜的主要手段，但过度使用导致农药残留、抗药性发展和生态环境破坏等问题日益突出。寻找安全有效的替代防治策略已成为当务之急。

在这一背景下，昆虫病原真菌(EPF)作为生物防治剂展现出巨大潜力。其中，玫瑰绿僵菌(Clonostachys rosea)作为一种具有广谱活性的生防真菌，此前已被证明对多种植物病原真菌、害虫和线虫具有防治效果，但其对桃蚜的杀虫机制及活性成分尚不明确。来自泰米尔纳德农业大学的研究团队首次系统评估了玫瑰绿僵菌CR02菌株对桃蚜的杀虫潜能，相关研究成果发表在《Microbial Pathogenesis》期刊。

研究人员综合运用了多种技术方法：通过体外生物测定评估分生孢子和培养滤液的杀虫活性；利用扫描电镜(SEM)观察真菌侵染过程；采用定性酶活性分析检测几丁质酶、蛋白酶等角质降解酶活性；运用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术鉴定次级代谢产物；结合同源建模和分子对接分析生物分子与蚜虫靶标蛋白的相互作用；最后通过分子动力学(MD)模拟验证复合物稳定性。

研究结果显著：

在杀虫活性方面，分生孢子生物测定显示浓度1×10⁸ conidia/ml处理10天后死亡率达87.5%，LC₅₀为8.71×10⁵ conidia/ml，LT₅₀为5.98天。培养滤液生物测定中，100%浓度处理96小时后死亡率达94.17%。

超微结构观察揭示了完整的侵染过程：24小时分生孢子附着，48小时萌发和菌丝增殖，72小时完成菌体侵染。酶活性分析证实菌株产生纤维素酶、几丁质酶、蛋白酶和脂肪酶，且在无葡萄糖培养基中酶活性更高。

GC-MS分析鉴定出10种主要生物活性化合物，包括二苯砜、棕榈酸、甲基芥酸酯、亚油酸等。分子对接显示3,4-二羟基扁桃酸与化学感受蛋白4(CSP4)结合能最高(-8.6kcal/mol)，二苯砜与细胞色素P450结合能为-7.1kcal/mol。

分子动力学模拟证实3,4-二羟基扁桃酸-CSP4复合物在50ns模拟时间内保持稳定，RMSD值约1.2nm，表明结合作用稳定。

研究结论表明，玫瑰绿僵菌CR02通过多种机制发挥杀虫作用：分生孢子直接侵染虫体，分泌角质降解酶破坏表皮结构，产生的次级代谢产物干扰蚜虫生理功能。特别是3,4-二羟基扁桃酸与化学感受蛋白的高亲和力结合，可能 disrupt 蚜虫的化学感受功能，影响其觅食和行为调控。这些发现不仅为阐明玫瑰绿僵菌的杀虫机制提供了新见解，也为开发基于特定活性成分的新型生物农药奠定了基础。研究人员建议后续开展田间试验验证其实际防治效果，并评估与其他有益昆虫的兼容性，以推动其在可持续害虫综合治理中的应用。

该研究的创新性在于首次采用体外实验与计算机模拟相结合的方法，系统揭示玫瑰绿僵菌CR02对桃蚜的杀虫潜力，为植物保护领域提供了新的研究方向和技术路径。