草地贪夜蛾对寄生蜂淡足侧沟茧蜂的黑化免疫响应机制研究

为解决草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）对寄生蜂淡足侧沟茧蜂（Microplitis pallidipes）的免疫防御机制问题，研究人员通过转录组学和蛋白质组学分析，筛选出12个参与黑化反应的关键基因（如PPO1、PPO2和TH），并利用RNAi技术证实其调控寄生率与黑化率。该研究揭示了害虫免疫逃逸新靶点，为RNAi联合寄生蜂的生物防治策略提供了理论依据。

　　

在全球农业面临草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）肆虐的背景下，这种原产于美洲的多食性害虫已对80余种作物造成严重危害。传统化学防治导致抗药性加剧和生态破坏，而寄生蜂淡足侧沟茧蜂（Microplitis pallidipes）作为潜在生物防治载体，其与宿主的免疫互作机制尚不明确。尤其值得注意的是，昆虫通过黑化反应（melanization）包裹寄生蜂卵的防御策略，可能成为突破生物防治效率的关键瓶颈。

上海市农业科学院的研究人员通过整合多组学分析和基因功能验证，首次系统解析了草地贪夜蛾对淡足侧沟茧蜂的黑化免疫响应机制。研究发现，寄生作用显著抑制宿主血淋巴黑化率和酚氧化酶（PO）活性。通过转录组和蛋白质组联合分析，从23个候选基因中锁定12个差异表达基因，包括7个模式识别受体（如PGRPs）、10个酚氧化酶原（PPO）级联反应基因和6个黑色素合成基因。研究团队进一步设计小干扰RNA（siRNA）靶向沉默PPO1、PPO2和酪氨酸羟化酶（TH）基因，使寄生率提升13.3%-23.3%，同时黑化率下降36.7%-66.7%。该成果发表于《Insect Biochemistry and Molecular Biology》，为开发基于RNAi的协同生物防治技术提供了分子靶点。

关键技术方法包括：1）采集上海金山区的草地贪夜蛾和寄生蜂建立实验种群；2）采用酶标法测定PO活性和黑化率；3）结合Illumina测序和Label-free定量蛋白质组学筛选差异基因；4）通过siRNA体内干扰验证基因功能。

主要研究结果

1. 昆虫与寄生蜂培养：成功建立实验室种群，明确淡足侧沟茧蜂可寄生2-3龄草地贪夜蛾幼虫。

2. PO活性与黑化率变化：寄生组24/48小时PO活性和黑化率显著低于对照组，但96小时后出现反弹。

3. 多组学联合分析：鉴定到1,128个差异基因和594个差异蛋白，其中12个黑化相关基因表达显著改变。

4. RNAi功能验证：沉默PPO1、PPO2和TH基因可协同增强寄生蜂的寄生效率。

讨论与意义

该研究首次揭示淡足侧沟茧蜂可能通过调控宿主PPO级联反应（含Serpins和SPs等调控分子）抑制黑化防御。发现的PGRP-S1/4/5同源基因与果蝇等昆虫的免疫识别机制具有保守性。从应用角度看，针对TH（催化酪氨酸转化为L-DOPA的关键酶）的RNAi处理使黑化率降低66.7%，证实其在黑色素合成通路中的核心地位。这些发现不仅阐明了鳞翅目害虫与膜翅目寄生蜂的协同进化关系，更创新性地提出"基因靶向沉默+天敌昆虫"的联合防控策略，为减少化学农药依赖提供了新思路。