点击上方「BioArt植物」↑，关注我们！
褐飞虱分布于广大亚洲稻区，为单食性害虫，只能在水稻和普通野生稻上取食和繁殖后代，相关数据显示，其为亚洲头号水稻害虫。
近日，浙江大学农学院昆虫科学研究所的一项最新成果首次完整揭示了褐飞虱表皮蛋白质组及功能，并发现了32种对褐飞虱胚胎、若虫及成虫生长发育不可或缺的表皮蛋白，为以此为靶标的绿色新型农药设计提供了科学基础。
这项研究成果发表在国际权威期刊《美国科学院院报》(PNAS)上，为直接投稿发表，文章的共同第一作者为2013级直博生潘鹏路和叶雨轩，张传溪教授为通讯作者。
正在蜕皮的褐飞虱
首次在一种昆虫内完整、系统开展表皮蛋白的综合研究
昆虫的表皮对其生长发育和生命活动起到重要的作用，这其中很多触杀型农药的制造就是以侵入表皮为原理。表皮蛋白是昆虫表皮的主要组成成分，也是决定昆虫表皮特性最重要的成分。很长一段时间来，由于表皮蛋白种类多、数量大、时空表达复杂，科研人员对这一结构的完整性研究存在不少困难，对一种昆虫中的表皮蛋白缺乏全面和整体性的研究和理解。
张传溪教授课题组的这项对褐飞虱表皮蛋白质组的研究，首先通过基因序列比对和蛋白水平检测首次鉴定了该昆虫140个表皮蛋白质。这是一项结合基因组、转录组、蛋白质组、表达谱及功能组的大规模、综合性研究，首次完整地、系统地报道了一种昆虫的表皮蛋白家族概况，为昆虫表皮蛋白研究提供丰富资源。
同时，科研人员将这些表皮蛋白分类为8个蛋白家族，其中一个为新发现的昆虫表皮蛋白家族，扩展了学界对昆虫表皮蛋白家族的认知。
7 种昆虫（冈比亚按蚊、家蚕、黑腹果蝇、意大利蜜蜂、丽蝇蛹集金小蜂、赤拟谷盗、褐飞虱） 已知的14个表皮蛋白家族对比概览图
确定表皮蛋白功能，为绿色新型农药设计提供潜在靶标
随后，课题组对每个表皮蛋白基因进行了基因沉默实验，以探究这些表皮蛋白的功能。
基因沉默实验是通过遏制其中一个基因的表达，来观察其对褐飞虱在胚胎、若虫及成虫生长发育的影响。这个实验的过程相当耗费时间与经历，为了增加准确性和相互验证，研究组还对每个基因设计了2个不同的序列区段进行基因沉默，实验中经手的褐飞虱多达数万多只。
在褐飞虱若虫中沉默表皮蛋白基因后产生的致死表型及超微结构观察
经过大量的实验分析，他们发现有32种表皮蛋白是褐飞虱不可或缺的。科研人员介绍：“当这些表皮蛋白基因被沉默后，褐飞虱或表现为胚胎会发育不良，或表现为产卵量降低，或表现为若虫和成虫大量死亡。这就为新型绿色农药设计和基于RNAi策略防治稻飞虱提供了明确的潜在靶标。”
结束对个体蛋白的研究后，科研人员将表皮蛋白分为进化关系相近的几组，进行了组合的基因沉默实验，提出了昆虫表皮蛋白存在功能互补的效应，成果进一步回答了为何一只小小的昆虫需要种类如此之多表皮蛋白的学科问题，丰富了学界对昆虫表皮蛋白的认识。
该项研究得到了国家自然科学基金项目(31630057和31470765)的支持。
文 柯溢能/摄影 卢绍庆 （部分图片由课题组提供）
来源：