2025年1月，江苏省农业科学院植物保护研究所水稻害虫防控研究创新团队在国际知名期刊Advanced Science (IF5y=16.3)发表了题为An Insect Effector Mimics its Host Immune Regulator to Undermine Plant Immunity”的论文，揭示飞虱效应子通过巧妙模仿水稻免疫调控关键因子，破坏水稻诱导型防御体系，实现“以子之矛，攻子之盾”的策略。在此精妙的防御-反防御博弈机制中，水稻究竟识别飞虱唾液中的何种成分，进而诱导其防御信号通路，始终是解析作物-害虫互作的核心谜题。基于此，该团队将突破口聚焦于分子模式HAMP的鉴定及其诱导植物防御机制的解析，不仅为害虫与作物在协同进化过程中形成的攻防互作关系提供了新视角，同时鉴定的HAMP为开发作物广谱免疫激活剂提供了原材料。
近日，该团队再次在Advanced Science发表题为“An Insect Salivary Sheath Protein Triggers Plant Resistance to Insects and Pathogens as a Conserved HAMP”的论文，揭示了飞虱唾液鞘表面myosin中的41个氨基酸小肽作为HAMP激活多种作物对多种病虫害广谱抗性的机制。
稻飞虱唾液鞘主要分布于植物细胞间隙，其中的特定成分可能作为HAMP，被植物细胞膜表面的模式识别受体（PRR）识别，从而诱导植物免疫反应，因此科研人员分离了约五千根灰飞虱唾液鞘，采用LC-MS/MS技术进行蛋白质组学分析，成功鉴定了42个蛋白。从中新鉴定到一个具有诱导植物广谱抗性功能的保守型HAMP—myosin light chain 1-like (myosin)。该蛋白在节肢动物中具有高度保守性，主要定位于唾液鞘表面，不仅对唾液鞘的形成和灰飞虱的取食至关重要，还能诱导本氏烟和水稻产生依赖于共受体BAK1的PTI反应。而且即使经过煮沸处理，该重组蛋白仍能保持类似的免疫诱导活性。然而，灰飞虱可通过分泌效应蛋白（如钙调素）来抑制myosin介导的植物防御反应，从而克服宿主的免疫识别，保障成功取食。
进一步研究发现，myosin中一段包含41个氨基酸的肽段（MP41）是其诱导植物产生抗性的最短抗原区域。合成的MP41小肽处理水稻或水稻中过表达myosin均能显著诱导茉莉酸的积累，进而增强对飞虱的直接防御能力，而且还可通过诱导挥发物的合成与释放，吸引飞虱天敌寄生蜂，增强植物的间接防御能力，从而形成多层次的防御网络。
研究还发现myosin能诱导水稻对二化螟、稻瘟病菌和水稻条纹叶枯病毒的抗性，但对白叶枯病无效。更有意义的是，MP41小肽在跨作物应用中也展现出广谱抗虫潜力—烟草和棉花分别经MP41小肽处理后，对草地贪夜蛾、烟粉虱、棉铃虫、棉蚜等多种害虫的抗性均显著增强。由于MP41作为HAMP分子具有热稳定性高、水溶性好、易于发酵表达等特性，且能够在多种作物上诱发广谱的抗病虫效果，这些特性使其成为开发作物广谱免疫激活剂的理想材料。
水稻害虫防控团队以飞虱-水稻互作的关键因子—唾液为研究对象，通过回答“水稻如何识别效应子激活防御”和“效应子如何精准靶向水稻抗/感虫基因破坏水稻防御”这一双向的科学问题，实现从唾液效应子角度系统揭示飞虱与水稻间“攻击-防御-反防御”的“军备竞赛”关系，并构建了效应子靶向的作物免疫诱抗小肽和水稻抗飞虱基因挖掘与利用的研究体系。针对上述科学问题，该团队系统性解析了稻飞虱三类唾液效应蛋白的功能：（1）水稻响应飞虱不同类型的效应子，诱导多层级防卫系统的复杂机制（Qi et al., Advanced Science, 2025a; Fu et al., Plant Stress, 2025; Li et al., Pest Management Science, 2024等）；（2）阐明多个效应子分别靶向水稻多个抗虫基因（因子），破坏免疫、促进韧皮部取食的功能（Ji et al., New Phytologist, 2021; Yu et al., Plant Cell & Environment, 2025; Ji et al., Plant Physiology, 2017; Tian et al., Pest Management Science, 2021等）；（3）解析飞虱效应通过模拟水稻中感虫蛋白的功能，进而劫持水稻自身的免疫调控通路、破坏水稻防御的机制（Fu et al., Advanced Science, 2025b；Li et al., Insect Science, 2024）。（2）与（3）中的效应子可以多层次地抑制（1）中效应子激活的水稻防御，阐明了飞虱取食为害过程中破解水稻免疫的精准调控机制，揭示了飞虱成功定殖并成为水稻主要害虫的巧妙生态适应策略。
植保所博士后戚良轩为该论文第一作者，方继朝和纪锐研究员为共同通讯作者，江苏省农业科学院为第一完成单位。本论文受到了国家重点研发计划、省卓越博士后计划、国自然基金、国家水稻产业技术体系等项目的大力支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202415474。
