4月28日，浙江大学农学院陈学新教授团队在生物化学与分子生物学国际著名期刊CMLS（Cellular and Molecular Life Sciences）上发表了题为“Symbiotic bracovirus of a parasite modulate host ecdysis process”的研究论文。该研究首次揭示了寄生蜂通过共生病毒基因精准调控寄主昆虫蜕皮过程的分子机制，为开发基于靶向害虫发育调控的绿色防控技术提供了理论支持。
寄生蜂是农林害虫种群调控的重要生物因子，在害虫持续控制中具有重要的应用价值。小菜蛾Plutella xylostella是十字花科作物的全球性害虫，每年造成的经济损失高达数十亿美元。菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis是其优势天敌昆虫，能有效控制小菜蛾幼虫的种群数量。菜蛾盘绒茧蜂在寄生过程中，会向小菜蛾幼虫体内注入共生病毒
蛾盘绒茧蜂病毒Cotesia vestalis Bracovirus（CvBV），其毒力基因可精准调控寄主的免疫、代谢和发育过程。然而，寄生蜂如何利用病毒基因调控寄主的关键发育过程—蜕皮，其具体机制此前尚不明确。
蜕皮是昆虫生长发育的重要过程，需要血淋巴中蜕皮激素（20-hydroxyecdysone，20E）峰值作为起始信号。研究团队发现，被菜蛾盘绒茧蜂寄生的小菜蛾幼虫的蜕皮过程显著延长，其直接原因是小菜蛾幼虫被寄生后，其蜕皮激素合成基因neverland和phantom的转录水平发生下调，进而导致蜕皮开始前血淋巴中20E滴度的峰值降低。通过对前胸腺（合成和分泌蜕皮激素）转录组数据分析及RNAi筛选，发现一个菜蛾盘绒茧蜂的共生病毒CvBV基因—CvBV_28-5参与了蜕皮激素合成调控。该基因在被寄主小菜蛾幼虫蜕皮前期瞬时高表达，而被沉默后，被寄生的小菜蛾幼虫的蜕皮激素合成基因和血淋巴中的20E水平部分恢复；同时，蜕皮激素下游响应转录因子（如HR3、HR4）、蜕皮相关基因（如表皮蛋白、脂合成酶和表皮着色相关基因）的表达水平部分恢复。行为学观察显示，CvBV_28-5被沉默后，蜕皮过程总时间缩短，且关键蜕皮阶段（开始停止进食到头壳滑动）的持续时间显著减少。由此表明CvBV_28-5通过作用蜕皮激素合成重塑寄主小菜蛾幼虫的发育时序网络。进一步研究表明，CvBV_28-5直接结合寄主小菜蛾幼虫的Raf蛋白（MAPK信号通路的关键激酶），从而影响其下游信号传导，最终使20E合成基因（如neverland和phantom）表达下调，降低血淋巴中20E滴度的峰值。该研究为害虫防控提供了潜在靶点，有望通过精准控制害虫蜕皮过程防控鳞翅目害虫，减少化学农药依赖，为开发基于‘以虫治虫’的下一代生物农药奠定了分子基础。
图1. 菜蛾盘绒茧蜂病毒CvBV调控寄主小菜蛾幼虫蜕皮的分子机制
近年来，陈学新教授团队在害虫生物防的基础研究，特别是在生物互作及调控机制方面取得了一系列突破性的研究成果。此项寄生蜂调控寄主幼虫蜕皮过程的研究，是团队继天敌miRNAs跨物种调控寄主变态发育（Nature Communications, 2018）、Lar和Warm调控寄主免疫（Nature Communications, 2021a）、肠道微生物和BV调控寄主营养代谢（PLoS Pathogens, 2021; ISME Journal, 2022）、CvT-serpin同时调控免疫和代谢（Molecular Biology and Evolution, 2023）、EsGAP调控寄主逃避行为避免过寄生（Nature Communications, 2021b）、Tdc2和Tβh调控寄主产卵行为（Nature Communications, 2022）、HGT调控寄主求偶行为（Cell, 2022）、多种策略协同调控制寄主（eLife, 2024）及BV整合机制（PLoS Genetics, 2021）等工作后，又一重要的发现和突破。
本论文第一作者为浙江大学博士研究生顾李成，通讯作者为浙江大学王知知副研究员、陈学新教授和黄健华教授，叶熹骞博士、博士研究生郭木娟、吴志伟、硕士研究生王鹏展、赵建超等人也参加了本研究。本研究得到国家自然科学基金（U22A20485、32272607）和中央高校基本科研业务费专项（226-2024-00070）的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1007/s00018-025-05717-6