近日,甘肃农业大学植物保护学院王森山教授团队在International Journal of Biological Macromolecules(中科院一区Top期刊,IF:7.7)发表题为The cuticular protein geneApCP7andApCP62are essential for reproduction inAcyrthosiphon pisum, affecting ecdysis and survival的研究论文,研究结果揭示了豌豆蚜表皮蛋白基因ApCP7和ApCP62对其繁殖、蜕皮和存活的影响。硕士研究生马瑞为论文第一作者,王森山教授和青年教师刘磊为论文通讯作者。

豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)是世界范围内重要的农业害虫之一,其主要危害豆科植物,严重时可导致寄主植物枯萎或死亡,从而使农产品质量或产量大幅降低。此外,豌豆蚜还是许多植物病毒病的传播媒介,对植物健康构成威胁。目前,针对此类害虫的防治仍要依赖化学药剂,而化学农药会带来污染与残留等问题。因此,寻找环境友好型策略以防控豌豆蚜迫在眉睫。表皮蛋白与几丁质一起组成昆虫外骨骼,在昆虫的生长、发育和蜕皮中发挥关键作用。然而,大多数表皮蛋白基因在豌豆蚜生长发育和生殖过程中的具体功能尚不清楚。
本研究在豌豆蚜体内鉴定了6个表皮蛋白基因,分别为ApCP7、ApCP10、ApCP19、ApCP19.8-like、ApCP35和ApCP62。通过时空表达分析,发现这些基因在成虫期表达水平显著升高,除ApCP10在豌豆蚜表皮中高表达之外,其余基因均在卵巢中高表达。进一步利用RNA干扰技术发现,当ApCP7和ApCP62的转录水平被特异性降低后,豌豆蚜的存活率和繁殖力均显著下降,与对照组相比差异显著。特别是ApCP7基因的表达量被抑制后,豌豆蚜表现出蜕皮困难、体型缩小和体色加深。为进一步探究RNA干扰ApCP7和ApCP62后豌豆蚜繁殖力下降的原因,从营养调控和激素调控两个方面分析了相关基因在蚜虫体内的表达变化,探讨了ApCP7和ApCP62对豌豆蚜生殖调控的潜在途径(图1)。

综合上述结果表明,ApCP7和ApCP62在豌豆蚜的生长发育及繁殖过程中扮演着关键的角色,它们有望成为开发针对豌豆蚜RNAi防控策略的有效靶标(图2)。

该研究得到甘肃省种业攻关计划项目(GSGG-2024-7)、甘肃省自然科学基金项目(20JR5RA028)、甘肃省高等学校创新基金项目(2022A-060)、甘肃农业大学公招博士科研启动项目(GAN-KYQD-2019-28)的共同资助。
王森山教授课题组近年来围绕豌豆蚜的生长发育与繁殖、豌豆蚜对植物次生物质和不同寄主的适应性方面展开研究,取得了系列进展,研究成果先后在International Journal of Biological Macromolecules(Transcriptional response and functional analysis of ATP-binding cassette transporters to tannic acid in pea aphid,Acyrthosiphonpisum(Harris))和insects(Functional Analysis of Amino Acid Transporter GenesACYPI000536andACYPI004320inAcyrthosiphon pisum)等期刊发表。
文章链接:
https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.133402