环植所在植物来源氢氰酸对害虫的致毒机理研究方面取得新进展
作者：梁晓
来源：环境与植物保护研究所
日期：2024-12-17
近日，环植所热带果蔬害虫研究组在植物来源氢氰酸（HCN）对害虫的致毒机理研究取得新进展。研究证实不同的生氰糖苷和β-葡萄糖苷酶（β-GLU）组合释放HCN的能力不同。致死中浓度的生氰溶液处理显著抑制二斑叶螨的解毒、抗氧化和呼吸系统相关生化酶的活性，从而抑制其发育繁殖与种群增长。
植物组织被害虫取食时，游离的β-GLU与原本无毒的生氰糖苷发生生氰反应，释放有毒的HCN，这种二相防御被认为在植物抗虫反应中发挥重要作用。但以往的研究均通过害虫对生氰植物的取食偏好性来间接证实HCN的抗虫功能，由于其他次生代谢物质的同时摄入，难以对HCN的单一致毒效果进行评价。研究团队筛选了不同植物来源的生氰糖苷（苦杏仁苷、亚麻苦苷、百脉根苷）与β-GLU（苦杏仁和利马豆来源）组合的生氰反应，发现亚麻苦苷与利马豆来源的β-GLU生氰能力最强，对二斑叶螨的致死活性最高，而任意单一的氰苷溶液均不会导致害螨死亡。分子对接模拟试验证实该组合的结合能最高，分子间作用力最强。采用致死中浓度处理时发现，该生氰溶液显著抑制二斑叶螨解毒、抗氧化和呼吸系统相关生化酶活性及其编码基因的表达，导致二斑叶螨的发育历期显著延长，产卵量、孵化率及种群增长被显著抑制。研究首次证实了HCN对二斑叶螨的致毒功能，为创新利用HCN防治害虫提供了理论依据。
相关成果以“Mechanisms underlying the effects of cyanogenesis on development and reproduction of Tetranychus urticae: Insights from enzyme activity and gene expression aspects” 为题发表于毒理学知名期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》（IF=6.2）上。环植所与中国农业大学联培博士研究生伍牧锋为第一作者，梁晓研究员为共同第一作者，陈青研究员和中国农业大学李志红教授为通讯作者。该研究得到了国家现代农业产业技术体系、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
图 氢氰酸抑制二斑叶螨发育繁殖和种群增长的模式图
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0147651324015999
