在螨虫致病过程中，Akanthomyces attenuatus JEF-147的毒力与应激适应的转录调控

《Journal of Invertebrate Pathology》：Transcriptional regulation of virulence and stress adaptation in Akanthomyces attenuatus JEF-147 during mite pathogenesis

　　

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  Attenuatus JEF-147 对 Tetranychus urticae 具有很高的毒力。
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  RNA 测序显示，在 72 小时内感染过程分为两个阶段。
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  在 36 小时阶段，真菌主要促进菌丝生长和侵入宿主。
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  在 72 小时阶段，真菌开始激活致病机制、缓解宿主压力并消化养分。
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  LC-MS/MS 在腐生培养的上清液中检测到了 RNA 测序得到的肽。

引言

二斑叶螨（Tetranychus urticae，属于蜱螨目：叶螨科）是一种全球广泛分布的农业害虫，会对多种作物造成严重损害（Jeppson 等，1975；Grbi? 等，2011）。作为一种高度多食性的物种，T. urticae 会侵袭超过 150 种具有经济价值的植物，包括蔬菜、水果、棉花和观赏植物（Van Leeuwen 等，2007；Golec 等，2020）。这些螨虫通过刺穿叶片细胞并提取其内部物质来伤害植物，导致叶绿素流失、光合作用能力下降以及叶片出现特征性的黄色斑点（Meck 等，2012）。

严重的虫害会导致大量的丝网形成、叶片变褐和提前脱落，从而造成重大的产量损失，在大豆等作物中有时损失可超过 60%（Cullen 和 Schramm，2009）。它们作为害虫的可怕之处还在于其极高的繁殖能力、较短的生命周期以及通过风传播的效率，这些因素共同促成了快速而毁灭性的种群爆发（Boykin 和 Campbell，1984；Van Leeuwen 等，2010）。这些生理和生态特性使得叶螨成为持续的威胁，尤其是在连作系统中。此外，在收获期间控制这些虫害仍然是一个重大挑战，而合成杀螨剂的使用也因严格的农药残留规定和安全问题的日益加剧而受到越来越多的限制（Alpkent 等，2024）。

T. urticae 对多种化学控制方法迅速产生抗性，这使得有效管理变得复杂，因此需要采取综合害虫管理（IPM）策略（Van Leeuwen 等，2010；Adesanya 等，2021）。其快速的繁殖能力、高繁殖率和频繁接触化学物质共同推动了农药抗性的加速进化。历史上，大量螨虫种群已经对多种化学类别产生了抗性，包括线粒体电子传输抑制剂（METIs）如fenpyroximate，以及 avermectin 或 abamectin（这两种杀螨剂均在 20 世纪 80 或 90 年代上市）（Stumpf 和 Nauen，2001；Kim 等，2004；Van Leeuwen 等，2010）。最近的一个例子是新型杀螨剂 cyetpyrafen，它于 2016 年左右在中国首次上市，但在上市后不久就面临着田间和温室种群中的快速抗性发展（Zong 等，2025；Cao 等，2025）。这些螨虫的抗性机制主要包括通过 P450 单加氧酶增强代谢解毒作用以及通过特定突变降低目标位点的敏感性。此外，关于 2020 年代初推出的新杀螨剂 acynonapyr（针对钙激活的钾通道）的报道也表明了其敏感性降低和潜在抗性发展的风险（Takahashi 等，2025；Fujimori 等，2026）。这种多重抗性的持续挑战要求必须实施严格的杀螨剂轮换方案，并结合生物控制方法以维持有效的害虫管理。

昆虫病原真菌为控制二斑叶螨提供了有希望的替代方案，同时可以克服当前的化学抗性问题。这类真菌被认为是一种环保的生物控制剂，主要是因为其作用机制与传统化学杀螨剂不同（Liu 等，2023）。与大多数昆虫类似，二斑叶螨具有可以被真菌的酶法和机械作用降解的角质层结构（Elhakim 等，2020）。用于控制螨虫的有效真菌种类包括 Beauveria bassiana 和 Metarhizium anisopliae，通常通过分生孢子喷雾施用（Elhakim 等，2020）。施用后，真菌分生孢子在螨虫的角质层上萌发，穿透体壁并在内部繁殖，最终导致宿主死亡和随后的真菌感染（Islam 等，2021）。这些真菌可以在螨虫的不同生命阶段有效减少其数量，某些 B. bassiana 菌株在实验室条件下甚至能达到高死亡率（Bugeme 等，2014）。为了最大化效果，施用通常需要较高的湿度，这在温室环境中容易维持。此外，一些商业配方还结合了化学物质或天敌，以实现协同或叠加效果（Maniania 等，2008）。然而，在变化的田间条件下提高控制效果以及优化粉剂和液体形式的储存寿命和物理稳定性仍然存在挑战。

最近，我们的研究小组通过广泛的筛选方法分离出一种高毒力的病原真菌 Akanthomyces attenuatus JEF-147，其与其他螨虫共生体的相互作用已有报道（Song 等，2024）。在本研究中，我们重点关注了真菌在致病过程中的基因表达，以阐明其分子作用机制。虽然之前的 RNA 测序研究调查了 A. attenuatus 的感染情况，但主要关注宿主的反应，例如感染白粉虱的基因表达（Wu 等，2022）和豆花蓟马的免疫反应（Chen 等，2021）。然而，对于 A. attenuatus 本身在感染过程中的转录组特征却鲜有关注。为了填补这一空白，本研究提供了关于真菌如何感染和抑制宿主防御机制的见解。实验中，从未感染的 A. attenuatus JEF-147（对照组）和 JEF-147 处理后的螨虫在 36 小时和 72 小时时提取了总 RNA。重复的 Illumina 测序数据经过处理，以识别时间依赖的比较基因表达模式。通过比较未感染和感染 JEF-147 的样本，本文全面概述了真菌在螨虫致病早期阶段的的作用机制。

部分摘要

真菌菌株

Akanthomyces attenuatus JEF-147 由韩国全北大学的 Jae Su Kim 分离，并通过内部转录间隔区（ITS）序列进行了基因鉴定。该菌株在针对二斑叶螨的生物试验中显示出显著的商业潜力，因此获得了当地专利（韩国专利注册号 10–2,992,467）。该菌株已存放在韩国农业培养物资源库（KACC；//genebank.rda.go.kr

杀螨活性

在三次重复的生物测定中，JEF-147 处理组在 7 天内的死亡率显著高于未处理对照组（图 1）。尽管三次实验中对二斑叶螨成虫的死亡率存在显著差异（F_2,144 = 18.59, p < 0.001），但在整个观察期间，JEF-147 处理组的成虫死亡率最终达到了 80.9%，明显高于对照组（F

讨论

真菌 RNA 测序样本是通过收集未感染的菌丝和 JEF-147 处理后 36 小时及 72 小时的螨虫制备的。虽然可以在 72 小时后继续收集 RNA 样本，但本研究重点关注真菌感染的早期阶段，以阐明真菌如何克服宿主的防御机制。当宿主螨虫处于濒死或死亡状态时，它们的防御反应会减弱；在这种条件下，真菌可能会

CRediT 作者贡献声明

Yejin Choi： 负责撰写——初稿、方法论、概念构思。Suyeon Jin： 方法论。Gahyeon Song： 方法论。Ganghwan Kim： 方法论。Mi Rong Lee： 方法论、概念构思。Jae Su Kim： 负责撰写——修订与编辑、撰写——初稿、监督、方法论、资金获取、概念构思。

Coleman 和 Mylonakis, 2009

Dietko 等, 2020

Park 等, 2024

St. Leger 等, 1998

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

本工作得到了 技术发展计划（RS-2023-00219940）的支持，该计划由韩国中小企业和初创企业部（MSS）资助。

Yejin Choi|Suyeon Jin|Gahyeon Song|Ganghwan Kim|Mi Rong Lee|Jae Su Kim