作者:朱汉斌 来源:中国科学报 发布时间:2023/2/3 0:20:16
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破译真菌杀虫剂高效杀虫、耐高温的诱变新机制

 

2月1日,记者从华南农业大学获悉,该校植物保护学院昆虫学系副教授黄振团队破译了紫外线诱变导致金龟子绿僵菌抗紫外线、耐高温和杀虫时间大幅缩短的新机制。相关研究发表于Microbiology SpectrumEnvironmental Microbiology。这是该研究团队继筛选出抗紫外线、耐高温菌株之后,在解析诱变机制时产生的标志性研究成果。


该研究论文提供了绿僵菌萜类生物合成代谢途径中FPPS1/GGPPS5基因突变或敲除后,突变菌株的抗紫外线和耐高温性能增强、次级代谢产物毒素发生改变、菌株毒力提高、杀虫时间大幅缩短的证据。

绿僵菌是已经商业化的重要生防真菌之一,可用于抗药性水稻害虫的防治。与化学杀虫剂相比,绿僵菌在生产实践中表现为杀虫作用缓慢、对害虫的防治效果不稳定,在南方地区易受环境中强紫外线和高温等因素的影响,这种“卡脖子”问题在一定程度上限制了绿僵菌的大规模推广与应用。尽管在制剂剂型与添加抗紫外线物质等方面进行改良,但效果还是不尽如人意。因此,生产实践上需要具有抗紫外线、耐高温、可快速杀虫的杀虫真菌菌株。

黄振研究团队筛选出了适合南方稻区强紫外线、耐37℃高温、可快速杀虫(LT50从5.5-6天缩短为2.4-3天)的高毒力绿僵菌诱变菌株(专利菌株),为利用杀虫真菌防治南方地区的抗药性水稻害虫提供了物质基础。他们首次从绿僵菌的蛋白组学和萜类代谢等次级代谢途径,解析了紫外线诱变提高菌株抗逆性、大幅缩短杀虫时间和提高菌株毒力的诱变新机制。

研究表明,紫外线诱变导致绿僵菌萜类代谢途径中FPPS1GGPPS5等基因突变,改变了绿僵菌萜类生物合成代谢途径中的类异戊二烯化合物等中间代谢产物的流向,影响了萜类生物合成途径及相关的其它代谢产物生物合成途径的正常代谢,从而引起诱变株中次级代谢产物绿僵菌素等杀虫毒素的含量提高10倍以上、毒力提高了10~100倍、孢子提前2-3小时萌发、菌丝生长加速及大幅缩短杀虫时间。

该研究明确了萜类代谢途径中的FPPS1GGPPS5基因可作为抗紫外线、耐高温的高效真菌杀虫剂的筛选靶标基因,为高效杀虫真菌的改良和筛选提供了技术支撑和新思路。该研究成果为解决真菌杀虫剂应用过程中的“卡脖子”问题和困境提供了新思路。

上述研究得到国家自然科学基金面上项目、广东省科技项目等的资助。华南农业大学植物保护学院已毕业硕士研究生黄文友为该论文第一作者,已毕业硕士研究生余丹和华南农业大学生命科学院已毕业本科生黄沛铨为并列第一作者,黄振副教授为主要通讯作者,美国佛罗里达大学教授Nemat O. Keyhani为共同通讯作者。华南农业大学植物保护学院已毕业硕士研究生李成周、佛罗里达大学黄帅帅博士、广州市食品检验所戚平研究员和黄松参与该项研究。

相关论文信息:https://doi.org/10.1128/spectrum.00760-22

https://doi.org/10.1111/1462-2920.15859

 
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