内生球孢白僵菌通过转录组调控破坏棉蚜生理功能的机制研究

　　本研究通过RNA-Seq技术解析了内生球孢白僵菌（Beauveria bassiana）定植的甜瓜植株对棉蚜（Aphis gossypii）及其共生菌Buchnera的转录组影响，揭示了真菌通过上调宿主识别、免疫激活、能量代谢等通路基因，同时干扰神经稳态和共生关系，导致蚜虫致死和生殖抑制的分子机制，为昆虫病原真菌的农业应用提供了理论依据。

　　

在农业生态系统中，蚜虫等刺吸式害虫不仅直接危害作物，还是植物病毒的主要传播媒介。传统化学农药的过度使用导致环境污染和害虫抗药性加剧，亟需开发绿色防控策略。昆虫病原真菌如球孢白僵菌（Beauveria bassiana）因其兼具病原性和植物内生定植能力，成为生物防治的研究热点。然而，内生真菌如何通过系统诱导植物抗性影响蚜虫生理，其分子机制尚不明确。

针对这一科学问题，西班牙科学与创新部资助的研究团队以甜瓜-棉蚜（Aphis gossypii）为模型，通过RNA-Seq（转录组测序）技术分析了内生球孢白僵菌EABb 01/33-Su菌株定植的植株对蚜虫及其共生菌Buchnera的基因表达影响。研究发现，真菌处理显著改变了蚜虫的转录组特征：宿主识别相关基因（如化学感受蛋白）和免疫通路（Toll信号）被激活，能量代谢（ATP合成酶）和解毒基因（细胞色素P450）上调，同时伴随细胞凋亡标记物增加。值得注意的是，报警信息素合成和翅型分化基因的诱导表达，暗示蚜虫试图通过行为改变（如扩散）逃避胁迫。相反，神经递质合成和共生菌营养互作基因的下调，揭示了真菌对蚜虫生理稳态的多层次破坏。qPCR验证显示，处理组蚜虫体内Buchnera的丰度降低，证实了共生关系的紊乱。这些分子层面的扰动与前期观察到的蚜虫死亡率上升、繁殖力下降等表型高度吻合。

关键技术包括：1）内生真菌定植检测（表面消毒结合qPCR）；2）蚜虫转录组测序（Illumina平台）；3）差异表达基因分析（DESeq2）；4）共生菌丰度定量（16S rRNA扩增）。

研究结果：

1. 内生定植验证：微生物学方法确认B. bassiana在喷施叶片中的定植率高于未处理叶片，qPCR显示真菌DNA随时间积累。
2. 转录组扰动：共鉴定到1,892个差异表达基因（DEGs），其中能量代谢和免疫相关通路富集最显著。
3. 共生菌影响：Buchnera的必需氨基酸合成基因表达受抑制，可能导致蚜虫营养缺陷。
4. 跨代效应：子代蚜虫持续表现出翅型分化异常，提示表观遗传调控的可能性。

结论与意义：
该研究首次系统阐释了内生B. bassiana通过"植物-真菌-昆虫-共生菌"四级互作网络调控害虫生理的分子机制。发现的免疫激活、神经功能紊乱等关键通路为开发新型真菌-植物联合防控策略提供了靶点。此外，真菌诱导的蚜虫行为改变（如扩散）可能影响病毒传播动态，这对综合害虫管理（IPM）具有重要启示。论文发表于《Journal of Invertebrate Pathology》，为农业微生物组研究和害虫绿色防控奠定了理论基础。