转录组与代谢组联合分析揭示草地贪夜蛾对十字花科蔬菜的宿主适应机制

为探究草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)对十字花科蔬菜的适应性机制，研究人员通过转录组和代谢组联合分析，发现紫甘蓝(B. oleracea)显著抑制幼虫中肠结构及解毒酶(GST/CarE)活性，并鉴定出793/3375个差异基因(DEGs)和295/241个差异代谢物(DEMs)，揭示了氨基酸、碳水化合物代谢通路的关键作用，为害虫防控提供新靶点。

　　

在全球农业面临草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)肆虐的背景下，这种迁徙性害虫已对包括玉米、水稻在内的353种作物构成威胁。尤其值得注意的是，中国南方重要的经济作物十字花科蔬菜——小白菜(Brassica campestris)和紫甘蓝(Brassica oleracea)的受害情况尚未明确。尽管前期研究发现这两种蔬菜影响幼虫生长速率，但其分子机制仍是未解之谜。

针对这一科学问题，仲恺农业工程学院的研究团队在《Journal of Insect Physiology》发表重要成果。通过整合多组学技术和生理学实验，首次系统揭示了草地贪夜蛾应对十字花科植物的双重适应策略：小白菜主要通过代谢重编程实现耐受，而紫甘蓝则通过破坏中肠结构和抑制关键酶活性形成防御屏障。

研究采用三大关键技术：1) 基于人工饲料对照的幼虫生长表型分析；2) 中肠组织病理学切片与解毒酶(GST/CarE/AMS/LPS)活性检测；3) 转录组(RNA-seq)和代谢组(LC-MS)联合分析，样本来源于喂食不同植物7天的幼虫中肠组织。

【The performance of S. frugiperda affected by B. campestris and B. oleracea feeding】
实验数据表明，紫甘蓝组幼虫体重、蛹重和成虫体重均显著降低，且发育周期延长，而小白菜组仅表现为蛹重下降。这提示紫甘蓝含有更强的抗营养因子。

【Histopathological and enzymatic analysis】
组织病理学显示紫甘蓝导致中肠微绒毛断裂和上皮细胞空泡化，而小白菜组结构完整。酶活检测发现紫甘蓝组GST(谷胱甘肽S-转移酶)和CarE(羧酸酯酶)活性分别降低37.2%和28.6%，暗示其解毒系统受损。

【Transcriptome and metabolome profiling】
转录组鉴定出紫甘蓝组3,375个DEGs(差异表达基因)，远多于小白菜组(793个)。关键差异基因集中在P450(细胞色素P450)和UGT(尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶)家族。代谢组发现紫甘蓝特异性影响嘌呤代谢通路，两组共同改变氨基酸和脂类代谢。

【Discussion】
研究创新性揭示：1) 紫甘蓝通过物理损伤中肠结构和化学抑制解毒酶的双重途径抵御虫害；2) 味觉转导通路基因的差异表达可能是宿主选择的关键开关；3) 中肠微生物可能参与次级代谢物转化，这为后续研究指明方向。

该研究不仅阐明了草地贪夜蛾"欺软怕硬"的生存策略——优先选择小白菜而非紫甘蓝的分子基础，更重要的是发现了GST酶活性和嘌呤代谢通路可作为新型生物靶标。这些发现为研发基于十字花科植物抗虫成分的绿色农药提供了理论依据，对保障中国南方蔬菜产业安全具有重要实践价值。