Advanced Science | 张友军团队揭示水平转移基因促进两个粉虱近缘种生态位分化的奥秘

       近日，我所张友军研究员团队在国际综合类Top学术期刊《先进科学 (Advanced Science ) , IF=14.3》在线发表了题为“Functional divergence of plant-derived thaumatin-like protein genes in two closely related whitefly species” 的最新研究论文。该成果报道了两个重大农业粉虱类害虫近缘种温室白粉虱和烟粉虱“偷盗”了植物源类甜蛋白基因（Thaumatin-like protein， TLP），其功能分化促进了这两个粉虱近缘种的生态位甚至物种分化（图1）。研究结果为昆虫水平转移基因功能解析提供全新的视角，并为田间害虫精准绿色防控提供了重要靶标。

       本研究发现，TLP基因在植物祖先中主要用于对抗植物病原真菌感染，而被昆虫获得后，在温室白粉虱中主要用于对抗昆虫病原真菌感染，然而，在烟粉虱中，该基因竟然可以作为效应因子（Effector）被分泌到寄主植物中抑制植物茉莉酸（JA）介导的抗虫免疫防御反应从而利于取食不同寄主植物。

       该研究在国际上首次报道了水平转移基因能在近缘物种中进化出截然不同的生物学功能，这种TLP基因在植物、温室白粉虱和烟粉虱三者中的功能分化的奇特现象，恰似中国古代神话中“哪吒”的三头六臂：即该基因能从一个古老的植物祖先本体在两个昆虫近缘种中演化出两个功能不同的"分身"，从而增强三者对不同环境胁迫的生态适应性。这一重大发现挑战了水平转移基因在不同物种中具有功能保守性的传统观点，并表明水平转移基因可能经历了独特的新功能化和亚功能化等进化轨迹，从而促进近缘种间生态位甚至物种分化。同时，该研究还表明外源水平转移基因可以作为基于RNAi的新一代害虫防控靶标的应用潜力，为害虫精准绿色防控具有重要的理论和实践意义。

图1. 植物源水平转移基因TLP在温室白粉虱和烟粉虱中的功能分化机制

       昆虫组博士后胡媛、龚成（已出站，现为扬州大学植保学院特聘教授），杨泽众（已出站，现为天津市农科院植保所副研究员）为本论文共同第一作者，张友军研究员、郭兆将研究院与瑞士纳沙泰尔大学Ted C. J. Turlings教授为论文的通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金创新研究群体项目等资助。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202502193