中大新聞網訊（通訊員熊麗娜）農業生產中，抗蟲作物品種的培育和推廣作為一種環保、經濟、有效的害蟲防治措施。但害蟲可以適應抗蟲品種，形成新的致害性表型，使得抗蟲品種使用年限縮短。在適應寄主植物抗性的過程中，植食性害蟲需要在克服植物的防御反應的同時確保自身的生長發育和繁殖。為了實現這一目標，害蟲需要對體內的能量資源進行戰略性配置，以滿足自身在解毒和維持生態適合度方面的需求。然而，目前對植食性害蟲適應抗蟲作物過程中復雜的能量分配機制的了解仍然有限。
中山大學生命科學學院張文慶教授課題組以抗蟲水稻及其專食性害蟲褐飛虱為研究對象對上述問題開展了研究。首先通過對褐飛虱對抗蟲水稻品種IR36的非致害種群（P-TN1）和多代適應性種群（P-AD）進行了轉錄組和代謝組聯合分析，發現丙氨酸是褐飛虱適應抗性水稻品種的關鍵生物標志物之一（圖1）。
圖1. 丙氨酸和蔗糖是褐飛虱適應抗性水稻品種的關鍵生物標志物
隨后的研究發現丙氨酸流向決定了褐飛虱對抗蟲水稻的適應性水平。丙氨酸轉氨酶（Alanine aminotransferase，ALT）介導的丙氨酸向丙酮酸的轉化促進了褐飛虱對抗蟲水稻IR36的適應。更重要的是，丙氨酸轉氨酶介導的丙氨酸代謝是褐飛虱適應抗蟲水稻后下游能量分配的基礎。與未適應種群（P-ST）相比，抗性適應種種群P-AD內脂肪體和卵巢的能量儲備水平顯著提高，這導致了適應抗蟲水稻后的褐飛虱解毒能力的明顯提高和生態適合度的恢復（圖2）。
圖2.丙氨酸代謝介導的褐飛虱適應抗蟲水稻機制示意圖
本研究揭示了害蟲體內丙氨酸代謝在抗蟲作物—植食性昆蟲協同進化中的意義，從能量分配的角度闡述了水稻害蟲褐飛虱對抗蟲水稻適應性增強的機制，有助于設計和開發針對害蟲丙氨酸代謝途徑的防治策略，以延長抗蟲水稻品種的使用壽命。
近日，該研究以“Alanine metabolism mediates energy allocation of the brown planthopper to adapt to resistant rice”為題在Journal of Advanced Research雜志上發表，中山大學生命科學學院和水產動物疫病防控與健康養殖全國重點實驗室為第一署名單位，中山大學生命科學學院張文慶教授和已出站博士后龐銳（現為華南農業大學植物保護學院副研究員）為該論文的共同通訊作者，中山大學生命科學學院博士生林開和已畢業博士生岳雷（現為河北大學生命科學學院講師）為共同第一作者。該工作獲得了國家自然科學基金的資助。
