农学院李飞和叶恭银团队揭示寄生蜂利用寄主氨基酸营养资源的基因组机制

浙江大学农学院李飞和叶恭银团队通过构建和比较二化螟及二化螟盘绒茧蜂的氨基酸合成通路，结合代谢组分析和氨基酸补偿性实验，揭示了寄生蜂利用寄主氨基酸营养资源的分子机制和基因组特性。具体如下：研究对象：二化螟盘绒茧蜂（Cotesia chilonis）是水稻害虫二化螟幼虫期的优势寄生蜂，在自然环境中对二化螟种群具有重要控制作用。研究以该寄生蜂与寄主二化螟的互作关系为核心，聚焦寄生过程中营养资源的利用机制。研究背景：寄生蜂在寄生过程中需调控寄主以获取营养，其关键能力在于控制寄主体内营养成分，为后代提供充足营养。但此前分子机制尚不明确，尤其是寄生蜂如何利用寄主氨基酸资源的具体路径未被解析。研究方法与发现：基因组与通路构建：基于二化螟盘绒茧蜂染色体水平基因组，分别构建其与二化螟的氨基酸合成通路。发现二化螟盘绒茧蜂自身无法合成亮氨酸等10种必需氨基酸，存在明显的氨基酸合成缺陷。代谢组分析：通过代谢组学技术检测发现，寄生蜂通过调控寄主二化螟的氨基酸合成与代谢过程，迫使寄主在血淋巴中大量产生游离氨基酸。这些游离氨基酸直接弥补了寄生蜂自身的合成缺陷。营养补偿机制：寄生蜂幼虫在寄主体内发育时，通过吸收寄主血淋巴中的游离氨基酸，满足自身生长需求。例如，二化螟盘绒茧蜂幼虫可直接利用寄主提供的氨基酸完成发育，无需依赖自身合成能力。研究意义：理论层面：首次揭示了寄生蜂通过基因组水平调控寄主营养代谢的分子机制，阐明了寄生蜂与寄主在氨基酸资源利用上的协同进化关系。应用价值：为寄生蜂的规模化繁育提供了关键技术支撑，例如通过优化寄主营养条件可提高寄生蜂繁殖效率；同时为害虫绿色防控提供了新思路，即通过调控寄生蜂-寄主营养关系增强生物防治效果。研究团队与资助：浙江大学农业与生物技术学院昆虫科学研究所李飞教授和叶恭银教授为通讯作者，叶昕海博士与熊时姣博士为共同第一作者，密苏里大学宋齐生教授、浙江大学方琦副教授和姚洪渭副教授参与研究。项目获得国家自然科学基金联合基金项目、国际(地区)合作研究项目及重点项目等资助。研究论文发表于国际生物学期刊《BMC Biology》，标题为“Genome of the parasitoid wasp Cotesia chilonis sheds light on amino acid resource exploitation”，完整文献可通过链接访问：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-022-01313-3。