2018年6月7日，浙江大学农业与生物技术学院陈学新教授团队在Nature Communications上发表“Parasitic insect-derived miRNAs modulate host development”的研究论文，揭示了寄生性昆虫控制害虫的新机制，为害虫控制新技术新方法的研发提供了新的理论依据。

利用天敌昆虫控制害虫危害是一种绿色、安全、有效的生物控制途径。寄生性昆虫，特别是寄生蜂，是一类寄生于其他昆虫及节肢动物的膜翅目昆虫，是一类农林害虫的重要天敌，在害虫可持续控制中有广泛应用。寄生性昆虫，与捕食性昆虫不同，通常不直接杀死猎物，而是通过调控寄主的生理和发育，保证其后代能正常存活而杀死寄主。前期的研究表明，寄生蜂拥有一些特有的携带因子，比如毒液（venom）、多DNA病毒（一类寄生蜂特有的共生病毒，即polydnavirus（PDV），其基因组嵌入到寄生蜂的基因组中）、畸形细胞（teratocyte，一种寄生蜂胚胎浆膜分离而来的特殊细胞，游离于寄主血腔内）等来调控害虫的生长发育、免疫功能、营养组成和代谢、生殖系统、内分泌系统等，以保证其后代在寄主体内或体上的生长发育。但到目前为止，其分子机制并不清楚。

陈学新教授团队经过多年的研究，发现寄生蜂携带因子能分泌或表达miRNA到寄主体内并能精确调控寄主的发育。他们基于对国际上重要蔬菜害虫—小菜蛾Plutella xylostella及其天敌昆虫—菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis的研究，发现菜蛾盘绒茧蜂的畸形细胞能产生大量特异的miRNA，进一步研究发现畸形细胞中高表达的miRNA能分泌到细胞外并被寄主小菜蛾的血细胞所吸收。畸形细胞所编码分泌的miRNA，在寄主昆虫中有同源的miRNA，但寄生后寄主血细胞中的miRNA上升主要来自畸形细胞所分泌的miRNA的进入，而少部分是寄主本身同源miRNA的上调。同时，对畸形细胞miRNA前体分析发现，其中20个miRNA集中分布于寄生蜂基因组中多DNA病毒（CvBV）前病毒区域，并能在进入寄主后产生特异性的miRNA，但与畸形细胞所编码分泌的miRNA不同，CvBV编码的miRNA在寄主体内没有同源miRNA，寄生后寄主血细胞中的miRNA因CvBV表达而成倍增加。随后，研究团队对这些miRNA进行靶基因预测，发现靶基因涉及免疫系统、神经系统、蛋白磷酸化、细胞凋亡等多个生理系统。研究团队选取了具有同一靶标基因的三个miRNA，通过功能实验验证（图1），发现畸形细胞源的miRNA和CvBV源的miRNA都能作用于寄主小菜蛾蜕皮激素受体（ecdysone receptor, ECR），下调寄主ECR的表达水平及蛋白水平，延迟小菜蛾的蜕皮和化蛹，这与寄主寄生后发育延缓的表型一致。至此，该研究首次发现了寄生蜂能够通过畸形细胞和PDV产生多种miRNA，并以不同的方式进入寄主体内，从而有效调控寄主的发育，这也是发现寄生性动物能通过分泌miRNA来跨物种调控寄主生长发育的首次报道。

论文第一作者为王知知助理研究员、叶熹骞博士研究生、时敏副教授、李飞教授和王泽华博士研究生，通讯作者为陈学新教授，其他合作作者包括华大基因方晓东博士、北京农林科学研究院魏书军研究员以及美国乔治亚大学Michael R. Strand教授。该项研究得到了国家自然科学基金重点项目（31630060）、国家重点基础研究发展计划（973计划，2013CB127600）和创新群体项目（31321063）的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-04504-1

图1. 寄生蜂miRNA调控寄主小菜蛾发育及化蛹