单细胞转录组解析小菜蛾中肠硫苷酸硫酸酯酶（GSSs）的饮食依赖性表达谱与细胞起源动态

本刊推荐：本研究通过单细胞转录组测序（scRNA-seq）首次构建了小菜蛾中肠细胞图谱，揭示了硫苷酸硫酸酯酶（GSSs）在萝卜（十字花科）和豌豆（豆科）饲喂条件下的差异表达模式与细胞分化轨迹。研究阐明了GSS1-3在肠上皮细胞（ECs）、肠内分泌细胞（EEs）和肠道干细胞（ISCs）中的宿主依赖性调控机制，为理解昆虫-植物协同进化提供了细胞水平的创新视角。

　　

Highlight

小菜蛾（Plutella xylostella）通过硫苷酸硫酸酯酶（GSSs）介导的解毒机制适应十字花科植物防御化合物——硫苷酸（GLs）。本研究整合单细胞转录组（scRNA-seq）、Western blot（WB）和免疫组化（IHC）技术，首次揭示GSSs在萝卜（长期宿主）和豌豆（替代宿主）饲喂条件下的细胞特异性表达模式与分化轨迹。

Single-cell transcriptome analysis of the DBM midgut

从R-DBM（萝卜饲喂系）和P-DBM（豌豆饲喂系）四龄幼虫中肠组织分离的细胞通过10× Genomics技术进行scRNA-seq分析（图1A）。经过严格质控、参考基因组比对及EmptyDrops过滤后，共获得15,048个高质量细胞（7,423个来自R-DBM，7,625个来自P-DBM）。基于图聚类分析，这些细胞被划分为16个转录 distinct 的簇（Cluster 0–15），并通过经典标记基因注释为三大类细胞群：肠上皮细胞（ECs）、肠内分泌细胞（EEs）和肠道干细胞（ISCs）。

Discussion

小菜蛾通过GSSs介导的解毒机制克服十字花科植物的硫苷酸（GLs）防御系统，但其在长期宿主（萝卜）和替代宿主（豌豆）适应中的具体作用尚未明确。整合qRT-PCR、WB和IHC分析发现：萝卜饲喂幼虫中GSS3表达显著上调，而GSS1/2表达呈现高度可变性。伪时间轨迹分析首次揭示所有三个GSS基因均遵循从ISCs向EEs或ECs的分化路径，但饮食条件导致分化轨迹显著差异。