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7月30日,植物保护学院王进军/牛金志教授团队在《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表题为《载脂蛋白D家族的显著扩张,为叶螨构筑抵御植物氧化胁迫的“双重防线”》(An expanded apolipoprotein D family provides spider mites with dual-layer protection against dietary oxidative stress)的研究论文。该研究首次揭示载脂蛋白D(ApoD)家族的显著扩张和叶螨双层抗氧化防护体系,验证了TuApoD2和TuApoD33的双重功能,为解析植食性螨类逆境适应机制与绿色防控靶点挖掘提供全新思路,也为开发RNAi杀螨剂、破坏叶螨寄主适应能力提供潜在靶点。

植物遭受植食性害虫取食后,会迅速产生过氧化氢等活性氧(ROS),既直接伤害害虫,又能启动茉莉酸、水杨酸等防御通路。二斑叶螨是一种典型的广食性农业害螨,与蚜虫吸食韧皮部汁液不同,二斑叶螨会刺破叶肉细胞并吸入全部细胞内容物。这意味着它不仅在取食时遭遇植物ROS暴发,还会把仍具有活性的过氧化物酶体和防御酶一起吞入肠道,面临持续的氧化伤害。

本研究发现,二斑叶螨取食植物后,植物来源的ROS会在取食部位和叶螨肠道中形成连续压力。为了抵抗这种防御,叶螨将ApoD基因家族扩张至64个,是目前已报道生物中数量最多的ApoD家族。其中,唾液蛋白TuApoD2在叶螨取食时被注入植物细胞,通过结合植物乙醇酸氧化酶GOX2,抑制过氧化氢产生;植物细胞被吞入后,仍具有活性的GOX2会进入叶螨消化细胞,此时TuApoD33再次结合GOX2,阻止其继续产生ROS,从而形成“植物内拦截—肠道内防护”的双层机制。
团队在读博士研究生魏丝雨为论文第一作者,学校植物保护学院王进军教授与牛金志教授为共同通讯作者。博士研究生安欣,已毕业博士研究生孙勤哲、毕业硕士研究生杨群、韩喜、史宇菲参与了部分研究工作。本研究受国家重点研发计划(2023YFE0104800)和国家自然科学基金(32272525)等项目资助。