抗氧化基因沉默加剧了桃蚜（Myzus persicae）在UV-B照射下的生理衰退：对下一代害虫管理的启示

《The Crop Journal》：Antioxidant Gene Silencing Magnifies UV-B-Induced Physiological Decline in Myzus persicae: Implications for Next-Gen Pest Management

本研究探讨低（0.2 μW/cm2）和高（10 μW/cm2）强度紫外线-B辐射对烟粉虱抗氧化酶基因（CAT、GPX、GST、POD、SOD）表达及生理性能的影响。RNAi介导的抗氧化基因沉默加剧了UV-B对烟粉虱生存率、繁殖力和生长的抑制。结果表明，UV-B辐射通过调控抗氧化系统影响昆虫生理，结合RNAi靶向抗氧化通路为环保害虫防控提供了新策略。

　　UV-B辐射作为一种环境因素，近年来在农业生态系统中对昆虫生理和生态的影响引起了广泛关注。研究表明，UV-B辐射能够通过诱导活性氧（ROS）的产生，从而引发氧化应激，这对昆虫的生长、繁殖以及整体健康状况产生深远影响。在昆虫中，抗氧化系统在抵抗UV-B辐射带来的压力方面起着关键作用，但关于蚜虫（如桃蚜 *Myzus persicae*）中抗氧化基因的功能研究仍较为有限。因此，本研究旨在探讨低强度（0.2 μW/cm2）和高强度（10 μW/cm2）UV-B辐射对桃蚜生理表现的影响，并结合RNA干扰（RNAi）技术对关键抗氧化基因（如过氧化氢酶CAT、谷胱甘肽过氧化物酶GPX、谷胱甘肽S-转移酶GST、过氧化物酶POD以及超氧化物歧化酶SOD）进行靶向抑制，以评估其对蚜虫生长和繁殖性能的影响。

研究发现，UV-B辐射的暴露显著改变了桃蚜体内的抗氧化酶活性、基因表达水平以及生命历史特征，导致其生长和繁殖能力下降。通过基因特异性RNAi技术对这些抗氧化基因进行抑制，能够进一步加剧UV-B辐射的负面影响，从而降低蚜虫的存活率和繁殖能力。这些结果强调了抗氧化系统在UV-B耐受性中的核心作用，并表明结合UV-B辐射与靶向抗氧化途径的RNAi技术，可能为应对气候变化背景下的蚜虫管理提供一种创新且环境友好的策略。

UV-B辐射是太阳光谱中的一个重要组成部分，对植物和昆虫等生命系统均具有显著影响。太阳光的照射能够通过细胞内ROS的生成，引发氧化应激。因此，生物体进化出了一系列抗氧化防御机制，特别是通过表达抗氧化基因来减轻氧化损伤。在昆虫中，UV辐射的影响不仅限于氧化应激，还可能影响其生长、蜕皮、变态过程，改变繁殖能力和寿命，抑制免疫反应，并影响行为和寄主植物偏好。此外，UV辐射对角质蛋白和色素的损伤可能降低昆虫对脱水和病原体的抵抗力。这些影响的程度受到物种、发育阶段、暴露时间和辐射强度等多种因素的影响。尽管对这些生态和生理反应的研究逐渐增多，但昆虫对UV-B辐射的适应性分子机制仍不明确。

最近的研究表明，UV-B辐射能够影响植物和昆虫中抗氧化基因的表达。不同强度和持续时间的胁迫暴露可能在不同生物体中引发不同的反应。例如，高强度UV-B辐射已被证明能够增加植物中负责抗氧化防御系统的基因表达，从而提高植物的胁迫耐受性。而在昆虫中，不同强度的UV-B辐射可能对抗氧化基因的表达产生差异性影响，表明可能存在剂量依赖性的反应。高强度UV-B可能引发更强的抗氧化反应，而低强度UV-B则可能产生较为温和的上调或下调效应。此外，UV-B暴露的持续时间也是影响其效应的重要因素。以往的研究表明，长期的UV-B暴露与昆虫的相互作用可能产生累积效应，这在植物中是通过基因表达调控实现的，而在昆虫中则通过生理反应表现出来。这提示我们，根据暴露的持续时间和强度，昆虫可能产生不同的反应。

RNA干扰技术正在改变害虫管理的方式，其通过准确且环境友好的方法，能够靶向特定的昆虫害虫基因。通过RNAi技术对桃蚜中的抗氧化基因进行敲低，可能对蚜虫的生存和适应性产生极端影响。研究预测，通过RNAi技术对抗氧化基因的敲低将削弱蚜虫对UV-B辐射引起的氧化应激的抵抗能力，从而导致更高的死亡率、较低的繁殖能力和更短的寿命。这种效应可能在高强度UV-B暴露下更为显著，因为此时对抗氧化防御的需求达到最大。此外，昆虫已经进化出复杂的伤口反应机制，以应对外部挑战。短干扰RNA（siRNA）通过RNAi技术能够有效降解参与胁迫的靶标基因，这表明通过RNAi技术对桃蚜中的抗氧化基因进行敲低，可能使其更容易受到氧化应激的影响，从而导致更高的死亡率和更低的繁殖成功率。这种影响最终将影响蚜虫种群动态，并可能成为一种有效的生物防治方法，用于蚜虫的管理。

在农业生态系统中，桃蚜是许多作物植物的主要害虫之一。桃蚜通过取食和传播多种植物病毒，直接对植物造成伤害。桃蚜、其寄主植物以及其天敌在害虫控制计划中起着重要作用。本研究首次对不同强度和持续时间的UV-B辐射对桃蚜抗氧化基因表达的影响进行了系统分析。通过将氧化应激反应与生长参数（如繁殖能力、死亡率和寿命）联系起来，本研究提供了新的机制见解，说明UV-B辐射如何调节生态互动和昆虫生理。将基因表达分析与表型表现相结合，为胁迫生物学、生态昆虫学以及可持续害虫管理策略提供了独特的贡献。

在实验设计方面，本研究使用了标准的桃蚜饲养方法，以确保实验的可重复性和结果的可靠性。桃蚜的培养基于从无农药的农业田地中采集的一只孤雌生殖雌虫，该雌虫来自萝卜（*Raphanus sativus*）植物。实验过程中，桃蚜在无虫害的笼子中被饲养在健康的萝卜植株上，环境条件被严格控制为24 ± 1°C、65 ± 5%相对湿度（RH）以及16:8小时的光照与黑暗周期。这种标准化的饲养方法有助于减少环境变量对实验结果的干扰，确保研究数据的准确性和科学性。

为了评估桃蚜在UV-B胁迫下的氧化应激反应，本研究测量了五种关键抗氧化酶（CAT、GPX、GST、POD和SOD）的活性水平。这些酶在UV-B暴露后的不同时间点（0小时作为对照，6小时和12小时后）进行了检测，以分析其对UV-B辐射的反应。研究发现，无论UV-B强度如何，CAT的活性均显著增加。这表明CAT在应对UV-B辐射引起的氧化应激中起着重要作用。此外，其他抗氧化酶的活性也表现出不同的变化趋势，这些变化可能与UV-B辐射的强度和暴露时间有关。通过这些数据，我们可以更深入地理解UV-B辐射如何影响桃蚜的抗氧化系统，以及这些变化如何进一步影响其生理表现。

本研究的讨论部分强调了UV-B辐射对桃蚜抗氧化基因表达和生理参数的显著影响。研究发现，UV-B辐射能够诱导桃哀体内强烈的氧化应激反应，这一反应通过抗氧化酶（如CAT、GPX、GST、POD和SOD）的显著上调得以体现。这表明，UV-B辐射不仅改变了桃蚜的抗氧化基因表达，还影响了其整体生理适应性。此外，通过RNAi技术对这些抗氧化基因进行抑制，能够进一步加剧UV-B辐射的负面影响，从而降低桃蚜的存活率和繁殖能力。这些结果不仅有助于理解UV-B辐射如何影响昆虫的生理机制，也为开发基于UV-B辐射的新型生物防治方法提供了理论依据。

本研究的结论指出，UV-B辐射作为一种自然存在的环境因素，可能成为一种有效的、环境友好的蚜虫防治手段。通过影响蚜虫的生化机制和生理特性，UV-B辐射可能在一定程度上抑制蚜虫的生长和繁殖能力。研究发现，桃蚜在低强度（0.2 μW/cm2）和高强度（10 μW/cm2）UV-B辐射暴露下，经过6小时和12小时的处理，均表现出显著的氧化应激反应，这反映在关键抗氧化基因（CAT、GPX、GST、POD和SOD）的上调上。这表明，UV-B辐射对桃蚜的生理影响是显著的，并且可以通过调节其抗氧化系统来实现。因此，本研究不仅为理解UV-B辐射在农业生态系统中的作用提供了新的视角，也为开发基于UV-B辐射的新型生物防治方法奠定了基础。

综上所述，本研究通过系统分析不同强度和持续时间的UV-B辐射对桃蚜抗氧化基因表达和生理表现的影响，揭示了UV-B辐射在昆虫生理和生态中的重要性。研究结果表明，UV-B辐射不仅能够通过诱导氧化应激影响桃蚜的生长和繁殖能力，还能够通过调控其抗氧化系统，提高其对环境胁迫的适应性。结合RNAi技术对抗氧化基因进行靶向抑制，能够进一步增强UV-B辐射的负面影响，从而为蚜虫的管理提供新的思路。这种基于自然环境因素的防治方法不仅具有环境友好性，还可能在气候变化背景下发挥重要作用。因此，本研究不仅具有重要的科学价值，也为农业可持续发展提供了新的技术路径。