植物與植食性昆蟲之間的互作關系構成了自然界中最復雜、最精妙的“軍備競賽”之一。在這一博弈中，昆蟲唾液不僅是口器分泌物，更是調控植物防御、促進昆蟲取食和繁殖的關鍵“分子語言”。

近日，《中國科學：生命科學》“青年科學家專欄”邀請寧波大學農產品質量安全全國重點實驗室張傳溪教授、黃海劍研究員團隊發(fā)表評述文章“植食性昆蟲唾液的成分、進化和功能”，系統(tǒng)總結了昆蟲唾液的組成、進化路徑及其在調控植物防御過程中的多樣機制，并對唾液研究未來的突破方向進行了深入探討。

文章介紹了咀嚼式口器和刺吸式口器昆蟲唾液的組成，特別強調了“唾液基因進化”在昆蟲適應性中的核心作用。

研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲唾液基因常通過基因復制與功能分化、甚至水平基因轉移等方式快速演化，形成大量物種特有的效應蛋白。這些進化機制不僅增強了昆蟲的宿主適應性，還為其傳播病毒、操控植物信號網(wǎng)絡等提供了“分子利器”。此外，昆蟲唾液成分的動態(tài)可塑性也是該綜述的亮點之一。研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲的食物來源、所攜帶病毒、體內共生菌甚至所取食的植物品種，均可顯著影響其唾液蛋白表達。例如，水稻矮縮病毒感染可誘導灰飛虱唾液中特定蛋白表達變化，從而增強病毒在植物體內的傳播能力，揭示了病毒-昆蟲-植物三者間復雜的協(xié)同進化關系。


昆蟲唾液效應子的功能和靶標. 植食性昆蟲唾液除了幫助口前消化和形成唾液鞘以外,還可以影響植物防御, 包括調控植物鈣離子平衡, 影響活性氧迸發(fā), 操縱植物激素信號途徑等

文章還展望了未來昆蟲唾液研究的多重方向，包括結合空間蛋白質組、單細胞轉錄組等新興技術解析效應子在植物體內的靶標機制；構建多物種唾液蛋白數(shù)據(jù)庫以揭示其進化軌跡；以及將唾液研究成果應用于害蟲綠色防控領域，例如利用植物基因編輯技術破壞唾液效應子的作用靶點，或開發(fā)特異性唾液抑制劑干擾其功能。

研究者指出，昆蟲唾液作為“信息與武器”的雙重載體，在調控昆蟲與植物互作中居于核心地位，其研究不僅為理解植物免疫與昆蟲適應性演化提供了理論支撐，也為開發(fā)精準高效的綠色農業(yè)防控策略開辟了新路徑。

【通訊作者簡介：黃海劍，寧波大學農產品質量安全全國重點實驗室研究員，博士生導師。分別于2012和2017年獲浙江大學農學學士學位和理學博士學位，2017-2019年在南京農業(yè)大學從事博士后研究，2019年入職寧波大學植物病毒學研究所，2021年入選中國科協(xié)青年人才托舉工程，2024年獲得國家自然科學基金優(yōu)秀青年科學基金。黃海劍研究員主要以稻飛虱、煙粉虱等半翅目農業(yè)害蟲為研究對象，探究唾液在昆蟲取食、調控植物防御以及傳播蟲媒病毒過程中發(fā)揮的作用。】

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來源: 《中國科學》雜志社