南京农业大学刘泽文/植保所张永军团队在TOP期刊(IF=7.5)发表科研成果:灰飞虱唾液激发子LsG40调控寄主免疫的新型适应策略

“A salivary elicitor in Laedelphax stiatellus positively regulates plant defenses on optimal and suboptimal hosts”文章发表在《The Plant Journal》。本研究颠覆昆虫依靠效应子抑制植物免疫的经典理论，提出“激发子调谐”全新虫植互作适应机制。灰飞虱在最优寄主水稻体内高表达唾液腺特异激发子LsG40，转移至次适寄主玉米时主动下调该基因；LsG40可依赖钙信号激活植物茉莉酸防御通路，在玉米中同时触发驱避害虫、吸引天敌的双重挥发物释放，水稻防御响应显著更弱；抑制LsG40表达会削弱寄主防御，显著提升灰飞虱取食效率与繁殖力，证明灰飞虱通过下调自身免疫激发子，降低玉米抗性以提升生存适合度。

研究背景

昆虫与植物长期协同进化，刺吸式害虫分泌唾液效应子压制寄主免疫是公认主流范式。灰飞虱是水稻、玉米等作物重大刺吸害虫，可传播多种病毒，但寄主适合度差异显著：水稻为最优寄主，玉米为次适寄主，若虫难以完成完整发育。已有研究多聚焦抑制型唾液蛋白，尚无研究解释灰飞虱跨寄主适合度差异的分子机制，唾液蛋白是否调控寄主防御仍不明确。本研究以灰飞虱唾液蛋白LsG40为切入点，解析其介导寄主适应性的功能。

研究结果

LsG40特征鉴定：LsG40是含信号肽的分泌蛋白，仅在唾液腺高表达，取食玉米的灰飞虱LsG40表达量远低于取食水稻个体。

LsG40广谱激活植物防御：在烟草、玉米、水稻中均可诱导钙依赖活性氧爆发、细胞死亡、胼胝质沉积，特异性激活茉莉酸通路，水杨酸通路无显著响应。

调控玉米三重防御：诱导玉米合成十七烷驱避灰飞虱与草地贪夜蛾，合成(E)-β-法尼烯吸引天敌多异瓢虫，协同实现直接、间接防御；水稻仅十七烷含量上升，整体防御强度更低。

RNAi功能验证：沉默LsG40后，水稻、玉米植株防御反应减弱，灰飞虱取食时长、蜜露分泌量、产卵量显著上升，生存与羽化无明显变化。

结论总结

LsG40是一类功能独特的唾液免疫激发子，灰飞虱演化出区别于传统效应子抑制免疫的新策略：不依靠分泌抑制蛋白，而是主动下调自身防御激发子LsG40，减弱玉米免疫应答以改善取食条件。该“激发子调谐”机制解释了灰飞虱跨寄主适应性差异，完善虫植互作理论体系；LsG40可作为害虫RNA干扰防控的潜在靶点，为田间灰飞虱绿色防控提供新思路。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/tpj.70994