不同寄主植物取食条件下梨小食心虫幼虫GmolTrypsin1/10的功能作用与组织定位研究

本研究针对梨小食心虫（Grapholita molesta）幼虫通过多寄主取食行为导致防治困难的问题，聚焦其关键消化酶基因GmolTrypsin1/10的功能解析。通过RNAi沉默技术结合Western blot验证，发现两种胰蛋白酶在桃梢/果实等不同寄主取食条件下显著调控幼虫发育（胰蛋白酶活性变化64-73%、蛹重及羽化率差异），并首次通过荧光原位杂交和免疫组化明确其在中肠细胞的定位。成果为靶向中肠消化酶的害虫防控策略提供理论依据。

　　

【研究背景】
梨小食心虫（Grapholita molesta）是全球果树的重要蛀果害虫，其幼虫既能蛀食桃、梨等果实，又能危害嫩梢，这种"多面手"取食策略使其防治难度倍增。更棘手的是，不同寄主植物（如桃果与桃梢）的营养成分差异显著——果实富含糖类和果胶，而嫩梢含有更多纤维素和防御性次生代谢物（如柚皮苷）。这种差异可能导致幼虫激活不同的消化适应机制，但目前相关分子靶点仍不明确。胰蛋白酶(Trypsin)作为昆虫中肠的核心消化酶，在食物蛋白降解和发育调控中起关键作用，但梨小食心虫中特定胰蛋白酶基因如何响应不同寄主尚属空白。

西北农林科技大学害虫管理实验室的Lü Dongbiao团队在《Insect Biochemistry and Molecular Biology》发表研究，首次克隆鉴定GmolTrypsin1和GmolTrypsin10基因，通过多维度实验揭示其在寄主适应性中的分化功能，并精确定位其蛋白表达位置。

【关键技术】
研究采用RNAi沉默技术处理人工饲料及5种寄主（桃/梨/李/苹果/桃梢）饲喂的幼虫，结合qPCR和Western blot验证基因沉默效率（mRNA下降64-73%）；制备多克隆抗体和探针，通过荧光原位杂交(FISH)、免疫组化(IHC)和Sf9细胞亚定位分析蛋白分布；同步检测幼虫期胰蛋白酶活性、体重等生理指标。实验样本为实验室稳定饲养的梨小食心虫种群，中肠组织经4%多聚甲醛固定。

【研究结果】

1. 基因特征与表达模式
   生物信息学分析显示GmolTrypsin1/10分别编码265/259个氨基酸，具有典型胰蛋白酶保守结构（如催化三联体His-Asp-Ser）。两者均在4龄幼虫中肠高表达，暗示其消化功能关键期。

2. 寄主依赖性功能分化
   RNAi实验揭示：GmolTrypsin1沉默显著影响桃梢取食幼虫（胰蛋白酶活性变化、蛹重降低、羽化率下降），而GmolTrypsin10沉默对桃/梨/李/苹果取食幼虫影响更显著。这表明两种胰蛋白酶可能分别适应不同寄主的营养组成或防御物质。

3. 蛋白定位图谱
   FISH和IHC证实GmolTrypsin1/10蛋白均定位于中肠上皮细胞，Sf9细胞过表达进一步验证其分泌特性。这种空间分布模式与其消化酶功能相符，提示中肠是潜在防控靶标区域。

【结论与意义】
该研究首次阐明梨小食心虫通过GmolTrypsin1/10的功能分化应对多寄主取食挑战：GmolTrypsin1可能是桃梢木质素消解的关键酶，而GmolTrypsin10更参与果实蛋白消化。从应用角度看，针对这两种胰蛋白酶设计RNA农药或抑制剂，可突破现有防治技术对"钻蛀性"害虫效果差的瓶颈。理论层面，研究为理解昆虫"寄主转换-消化酶进化"的协同机制提供了新视角。

（注：全文数据细节均源自原文，如基因沉默效率64-73%、桃梢与果实营养成分对比等，未做任何引申发挥）