海藻糖积累增强草地贪夜蛾优势卵寄生蜂雷马侧沟茧蜂（Telenomus remus）的低温胁迫耐受性机制研究

本研究针对草地贪夜蛾优势卵寄生蜂雷马侧沟茧蜂（Telenomus remus）低温耐受性差的瓶颈问题，通过整合转录组学、代谢组学和生理生化分析，首次揭示该蜂通过淀粉和蔗糖代谢通路调控海藻糖（trehalose）积累的低温适应机制。研究发现GAA（α-葡萄糖苷酶）和GYS（糖原合成酶）基因的温度依赖性上调表达是调控海藻糖合成的关键靶点，为优化天敌昆虫贮藏策略和提升生物防治效能提供了重要理论依据。

　　

随着2019年草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）入侵中国，其对玉米生产的破坏性影响日益凸显。这种害虫不仅繁殖力强、寄主范围广，其幼虫钻蛀玉米果穗的特性可导致籽粒发育受阻和穗腐病发生，造成高达73%的产量损失。生物防治作为可持续的治理策略，依赖于天敌昆虫的有效利用。雷马侧沟茧蜂（Telenomus remus）因其独特的能力——能够成功定位并寄生卵块内层卵粒，成为防治草地贪夜蛾的优势卵寄生蜂。然而，大规模繁殖和应用面临关键瓶颈：该蜂低温耐受性差，导致贮藏寿命缩短、生产成本增加和应用范围受限。目前国内外尚无关于雷马侧沟茧蜂低温耐受机制的研究报道，理解这一机制对改进天敌昆虫贮藏技术和增强生物防治效果至关重要。

为系统解析雷马侧沟茧蜂的低温适应机制，研究团队采用多组学整合分析策略，通过生理指标测定、转录组与代谢组联合分析以及qRT-PCR验证，探究了不同低温胁迫条件下死亡率变化规律、保护性物质动态积累特征及相关基因表达模式。研究样本来自中国农业科学院植物保护研究所天敌昆虫研究组室内饲养的种群，以斜纹夜蛾（Spodoptera litura）卵为替代寄主进行扩繁。

研究首先评估了不同发育阶段（一龄幼虫、二龄幼虫、预蛹和蛹）在-5°C和-10°C下的死亡率变化，发现死亡率随温度降低和暴露时间延长而显著上升。二龄幼虫表现出最低的低温耐受性（LT₅₀=19.7小时）。生理测定显示，在2°C和14°C胁迫下，海藻糖和山梨醇浓度随胁迫强度增加而显著积累，而甘油三酯和糖原水平呈现动态调整模式。

转录

转录组分析鉴定出1,380个差异表达基因（DEGs），其中Tr_T2 vs Tr_T26比较组包含578个上调和802个下调基因。KEGG富集分析表明MAPK信号通路、FoxO信号通路、mTOR信号通路和甘油磷脂代谢通路显著富集。代谢组学分析发现325个差异积累代谢物（DAMs），全局代谢通路、氨基酸生物合成和嘧啶代谢通路变化最为显著。

多

多组学整合分析揭示了淀粉和蔗糖代谢通路的核心作用。该通路中的TREH（α-海藻糖酶）和HK（己糖激酶）显著下调，而GAA（α-葡萄糖苷酶）和GYS（糖原合成酶）显著上调。代谢物分析证实海藻糖-6-磷酸（T-6-P）和蔗糖显著积累，这些变化共同促进了海藻糖的合成与积累。

q

qRT-PCR验证表明GAA和GYS表达呈现温度依赖性调控模式。在2°C胁迫下，GAA表达在2小时显著升高7.2倍，在24小时仍保持8.4倍的高表达；GYS表达在2小时和24小时分别上调3.9倍和5.0倍，表明这些基因在急性冷胁迫和持续低温适应中均发挥关键作用。

研究结论表明，雷马侧沟茧采用以海藻糖积累为核心的低温耐受策略。这种非还原性二糖通过稳定蛋白质和细胞膜、防止脱水和水晶形成，以及调节细胞内渗透压来增强细胞保护功能。基因表达调控方面，GAA上调解聚糖类释放葡萄糖，GYS上调促进糖原合成，两者协同作用优化能量储存与利用效率。

这项

这项发表在《BMC Genomics》的研究首次揭示了雷马侧沟茧蜂的低温适应分子机制，为天敌昆虫产品贮藏策略的优化提供了理论依据。研究发现不仅推进了对寄生蜂低温耐受机制的理解，还为通过基因编辑技术创建GAA和GYS过表达品系、提高海藻糖积累和低温耐受性指明了方向。未来通过三重营养传输系统（人工饲料-寄主卵-寄生蜂）优化海藻糖补充策略，可进一步提高雷马侧沟茧蜂在生物防治应用中的贮藏稳定性和田间效能。