2024年9月24日，Molecular Plant 在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心毛颖波研究组题为“Mirids secrete a TOPLESS targeting protein to enhance JA-mediated defense and gossypol accumulation for antagonizing cotton bollworms on cotton plants”的研究论文。该研究揭示了绿盲蝽分泌蛋白ASP1，通过靶定植物转录共抑制因子TOPLESS，破坏NINJA-TOPLESS转录抑制复合体的形成，增强茉莉素 (Jasmonate, JA) 介导的植物防御反应及棉花中主要抗虫物质棉酚的积累，进而抑制棉铃虫取食棉花的分子机制。

自然界中，取食同一宿主植物的植食性昆虫间存在复杂的种间关系，如互帮互助或相互拮抗。两种昆虫共同取食宿主植物时，相互拮抗的现象广泛存在，但其背后的机制仍然未知。刺吸式昆虫绿盲蝽 (Apolygus lucorum)与咀嚼式昆虫棉铃虫 (Helicoverpa armigera)是棉田常见害虫，也是造成棉花减产的主要因素。研究组之前的研究发现，棉花茉莉素途径主要参与对棉铃虫的防御，而水杨酸途径主要参与对绿盲蝽的防御（Chen et al., 2020）。在该项研究中，研究组发现当绿盲蝽与棉铃虫共同取食棉花时，会抑制彼此的生长，产生相互拮抗的种间关系。

研究人员通过收集绿盲蝽口器分泌物并进行蛋白组解析，鉴定到一分泌蛋白ASP1 (A. lucorumSecretory Protein 1)，它可伴随着绿盲蝽取食进入棉叶组织并定位于细胞核中。ASP1与植物中转录共抑制因子TOPLESS (TPL)互作，抑制NINJA对TPL的招募，破坏转录抑制复合体的组装，进而诱导茉莉素JA介导的植物防御反应及棉花抗虫物质棉酚的积累，有效的抑制了棉铃虫对棉花的取食。有意思的是，ASP1诱导的棉花防御并不影响绿盲蝽取食。绿盲蝽为刺吸式口器昆虫，它通过将口针刺入植物叶肉细胞吸取汁液，获取营养。观察绿盲蝽取食后的棉花叶片，发现其中大部分腺体残留。绿盲蝽的这一取食特性使得绿盲蝽能够在取食的过程中避开棉花的腺体，从而对棉酚类化合物不敏感。该研究揭示了绿盲蝽通过分泌蛋白ASP1操纵棉花防御反应，抑制其“对手”棉铃虫取食，以保护自身的食物资源。该研究对理解植食性昆虫相互拮抗的种间关系及植物-多种昆虫互作提供了新的视角。由于茉莉素是植物中保守的抗虫激素，绿盲蝽通过操纵植物茉莉素途径的“护食”机制也为防控虫害提供了新思路，ASP1为开发新的抗虫作物提供了基因资源。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心已毕业博士牟雨沛为该论文第一作者，毛颖波研究员为通讯作者。研究组成员王牧阳博士、陈殿阳博士（已毕业）、张鲜博士（已毕业）、研究生刘宇杰（已毕业）、祝铭玉、汤印，中国科学院分子植物科学卓越创新中心的林嘉玲博士，陈晓亚研究员与王成树研究员以及山西农业大学棉花研究所上官小霞副研究员参与了该研究；感谢中国科学院分子植物科学卓越创新中心公共技术服务中心对该项研究的帮助；感谢浙江师范大学研究生房逸韬对模型图绘制的帮助。该研究得到了农业生物育种重大专项、国家自然科学基金以及上海市科学技术委员会项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2024.09.008

绿盲蝽操纵棉花防御系统拮抗棉铃虫取食的模式图