稻纵卷叶螟，是水稻生产中最具破坏性的害虫之一，严重影响了水稻的产量和品质。因此，如何绿色高效防治稻纵卷叶螟是急需解决的问题。作为一种环境友好型防治剂，昆虫性信息素可有效监测、干扰和诱捕目标昆虫。目前稻纵卷叶螟性信息素完全依靠化工合成，产品纯度低且价格昂贵，其能否通过植物合成还不清楚。
近日，Plant Biotechnology Journal正式发表了湘湖实验室Christer Löfstedt课题组题为″Paving the way for plant-based bioproduction of (Z)-13-octadecenoic moth pheromone compounds″的研究论文，该研究系统解析了稻纵卷叶螟性信息素重要组分(Z)-13-十八碳烯醛合成通路，并成功在亚麻荠中生物合成稻纵卷叶螟性信息素前体。
研究团队长期从事重要作物害虫性信息素合成通路解析和生物合成方面的研究，前期分别利用本氏烟草和亚麻荠实现棉铃虫、小菜蛾等害虫的性信息素重要组分。本研究利用氘标记技术，明确了稻纵卷叶螟信息素前体由棕榈酸经脱饱和生成(Z)-11-十六碳烯酸，后延伸为(Z)-13-十八碳烯酸的合成路径。
研究人员通过转录组和脂类靶向代谢组学，筛选到多个与性信息素合成相关的候选基因，包括脂肪酸脱饱和酶基因（CmedDESs）、脂肪酸碳链延长酶基因（CmedELOs）和脂肪酰基还原酶基因（CmedFARs）等。后续利用本氏烟草瞬时表达系统，鉴定得到一条由CmedDES1、CmedELO1与CmedFAR2组成的最小代谢途径，介导长链单不饱和C18前体在植物体内的异源生物合成。为了提高植物中目标化合物的产量，本研究比较了稻纵卷叶螟来源和亚麻荠来源的脂肪酸碳链延长酶的生物活性。结果表明，共表达昆虫来源脱饱和酶基因CmedDES1/CsupYPAQ与亚麻荠延长酶基因CsaKCS1时，Z13-18的产量显著高于使用昆虫来源的延长酶。最终，研究人员通过在亚麻荠种子中特异表达CsupYPAQ和CsaKCS1，成功实现了C18脂肪酸信息素前体的积累。本研究不仅解析了稻纵卷叶螟性信息素的合成路径，也为稻纵卷叶螟性信息素的绿色可持续生产提供了理论依据和技术支持。
稻纵卷叶螟信息素前体在亚麻荠种子中生物合成的代谢工程改造
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70733
来源: 公众号：昆虫小学生
