类甜蛋白（TLP）基因本是植物对抗病原真菌的“生化武器”。然而，在漫长的进化史中，这种关键基因却被两种近缘害虫通过水平基因转移（HGT）机制“窃取”，并在不同物种间演化出截然不同的功能。
“有点像哪吒的三头六臂。”论文通讯作者、中国农业科学院蔬菜花卉研究所（以下简称蔬菜所）研究员张友军形象地解释道，“一个源自植物的古老基因，在温室白粉虱和烟粉虱体内分化出两种功能迥异的‘分身’，让植物和害虫都增强了对逆境胁迫的适应能力。”
烟粉虱成虫。中国农科院蔬菜所
2月28日，《先进科学》（Advanced Science）在线发表了张友军团队的上述研究成果，揭示了水平转移基因促进两种近缘种粉虱的生态位分化机制。
跨越物种屏障的基因“跳跃”
水平基因转移（HGT）是驱动生物进化的重要力量，它打破了传统垂直遗传从一代到下一代的界限，使基因能在不同物种间“跳跃”。
“我们重建了类甜蛋白基因的系统发育树，发现它与植物同源基因的氨基酸相似度高达68%，而与昆虫自身基因毫无亲缘关系。”共同通讯作者、蔬菜所研究员郭兆将告诉《中国科学报》。该基因转移可能通过植物病毒或共生微生物介导——这些“基因快递员”能将植物DNA片段整合进粉虱基因组。
论文第一作者、蔬菜所博士生胡媛介绍，他们的研究发现，在温室白粉虱，类甜蛋白基因保留了“老本行”——在植物中抗真菌的原始功能，并将其优化为自身的“生物护甲”。当昆虫病原真菌侵袭温室白粉虱时，类甜蛋白基因编码的蛋白能有效抑制真菌细胞壁合成，使温室白粉虱在真菌竞争中占据优势。
而烟粉虱则对“偷来”的基因进行了彻底改造。其类甜蛋白基因编码的是一种存在于唾液腺的新型效应蛋白。当烟粉虱刺吸植物汁液时，这种蛋白通过唾液注入植物体内，精准抑制宿主植物的茉莉酸（JA）信号通路。由于茉莉酸是植物抵抗虫害的核心“警报系统”，该机制使烟粉虱能悄无声息地瓦解植物的抗虫防御。
温室白粉虱成虫(（左）和烟粉虱成虫。中国农科院蔬菜所供图
“这是首次发现同一水平转移基因在近缘昆虫中发生功能分化。”郭兆将强调。研究团队通过RNAi技术沉默类甜蛋白基因后，温室白粉虱对真菌的抵抗力显著下降，而烟粉虱的取食效率则降低40%以上，直接证实了该基因的关键作用。
进化启示录：功能分化的生态驱动力
为何同一基因在两种害虫中演化出不同功能？研究团队从生态位分化角度给出了解释。
郭兆将介绍，温室白粉虱主要分布于温带地区，高湿度环境使其更易遭遇真菌感染，因此强化抗真菌能力成为生存刚需。
烟粉虱作为入侵物种，需快速适应不同寄主植物。抑制植物茉莉酸通路能帮助其突破宿主防御，实现全球扩张。
“这种差异反映了害虫对环境压力的‘解题策略’。”胡媛比喻道，“就像两兄弟继承了同一块‘神铁’，哥哥把它锻造成盾牌抵御外敌，弟弟却将其磨成利剑攻城略地。”
张友军强调，传统认为，物种进化依赖随机突变与自然选择的漫长积累。而类甜基因的研究表明，水平基因转移可能在短时间内为物种提供新的适应能力，加速了物种分化的进程。
“这就像在进化游戏中使用了作弊码。”张友军坦言，“烟粉虱仅用数百万年就‘山寨’出超越植物原版的茉莉酸抑制系统，这正是其成为超级入侵生物的重要原因。”
该研究颠覆了人们对植食性昆虫的认知：“过去认为害虫只是被动适应植物防御，实际上它们能主动‘劫持’宿主的基因武器。”郭兆将指出，这种基因层面的“攻防战”，可能比化学防御的历史更为悠久。
从实验室到农田：害虫防控的新武器库
温室白粉虱和烟粉虱危害棉花、番茄、黄瓜等600余种作物，每年造成数百亿美元损失。面对这两种全球性害虫，研究团队提出创新防控思路：利用RNA干扰（RNAi）技术靶向沉默类甜蛋白基因。
“我们已设计出针对两种粉虱类甜蛋白基因的特异性双链RNA，施用这类生物制剂可以削弱害虫对环境的适应能力。”张友军表示，这种方法不仅绿色环保，还能够减少化学农药的使用，为可持续农业发展提供了全新方向。
此外，研究团队认为，类甜蛋白基因仅是“冰山一角”。“昆虫基因组中可能存在大量水平转移基因，它们可能是害虫适应寄主、抵抗农药的关键。”郭兆将说，这一发现为害虫绿色防控开辟了新的研究领域。
“通过深入研究害虫基因组中的水平转移基因，我们或许可以找到更多害虫灾变的关键因子，为精准防控提供理论依据。”张友军补充道，他们希望能够进一步探索害虫基因组中更多的“秘密”，为农业害虫的绿色防控贡献更多力量。
“或许，在未来的某一天，我们能够利用这些害虫偷来的秘密武器，反过来缴械对付它们，帮助植物赢得这场持续了上亿年的战争。”张友军说。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202502193
