马克斯·普朗克学会 在非洲东南部的马拉维，这种害虫威胁着成千上万人的食物供应
不应将这种昆虫与温室白粉虱混淆，温室白粉虱在欧洲更常见
信用:丹尼尔G
Vassã 当攻击十字花科植物时，吸汁烟粉虱可以激活这些植物的化学防御
在一项新的研究中，一个国际研究小组证明，这种害虫能够通过将多余的糖与植物毒素结合，使大部分植物毒素无害
因此，粉虱部署了一种全新的、迄今为止尚未描述的解毒机制来解除植物的防御，这可以解释这种主要农业害虫的成功
这项研究发表在《自然化学生物学》上
数百种世界范围内可怕的作物害虫 粉虱是一种以植物含糖韧皮部为食的吸汁液昆虫
银叶烟粉虱在世界范围内特别普遍，作为一种农业害虫非常令人担忧
严格来说，它不是一个单一的物种，而是一个由大约二十几个几乎无法区分的物种组成的复合体
对植物的实际损害发生在昆虫分泌甜蜜露时，甜蜜露会导致真菌在植物上定居，以及由昆虫传播的各种植物病毒
对于研究植物害虫解毒机制的研究者来说，烟粉虱是一个特别有趣的研究系统
“这种害虫可能是世界上最成功的韧皮部取食昆虫之一，迄今为止已在数百种不同的植物上发现
该研究的两位第一作者之一、马克斯·普朗克化学生态研究所的博士研究员迈克尔·伊森说
为此，他与一个国际研究小组合作，其中耶路撒冷希伯来大学发挥了关键作用，以找出是什么使烟粉虱成为如此成功的害虫，以及它如何处理其食物植物的化学防御
马克斯·普朗克研究所生物化学系项目组组长丹尼尔·瓦萨的团队几年来一直在研究不同食草动物的解毒机制
特别令人感兴趣的是昆虫如何化解十字花科植物的所谓芥子油炸弹:这种植物防御机制由两种成分组成，芥子油苷和黑芥子酶，它们储存在不同的植物细胞中
如果植物组织被食草动物破坏，这种酶会从芥子油苷中分解葡萄糖，形成有毒的芥子油
由于吸吮汁液的昆虫不咀嚼叶组织，仅用它们的管心针造成轻微的组织损伤，管心针是它们用来喝韧皮部的狭窄口器，因此以前认为这种防御机制在植物抵御粉虱或蚜虫的保护中只起很小的作用
然而，最近的研究表明，不仅咀嚼，而且吮吸昆虫也能激活芥子油炸弹
当一个额外的葡萄糖基团与之结合时，原毒素(芥子油苷)被灭活
相比之下，原毒素在不适应的食草动物中被转化为活性毒素(芥子油) 一种新的解毒途径 科学家们使用模式植物拟南芥，一种十字花科植物，其防御也基于芥子油苷，来更详细地研究粉虱的代谢
他们特别分析了蜜露，许多吸汁液昆虫的含糖分泌物，通过化学分析和单个化合物的同位素标记
研究人员感到惊讶的是，拟南芥的防御机制实际上是被粉虱激活的，因为他们发现了有毒的芥子油
然而，他们也发现导致解毒的生化途径是一种完全新型的反应，其中韧皮部的糖被用来消除植物毒素
研究负责人丹尼尔·瓦萨说:“这种反应基本上不需要这些昆虫付出任何代价，因为这种糖是如此过剩，无论如何都必须作为蜜露分泌出来。”
解毒过程基于一个简单的反应，葡萄糖基形式的糖与另一种已经是芥子油苷一部分的糖结合
研究人员表明，由此产生的新化学产品不能被植物酶激活，可能是因为它体积太大
对于这种新的糖基化途径，研究人员能够识别烟粉虱体内催化化学反应的酶
他们对这种昆虫解毒工具箱的多样性感到惊讶
尽管他们只关注一类植物防御，芥子油苷，但他们已经发现了至少三种独立的解毒途径
“看看这些解毒途径有多普遍，粉虱是否对其所有的其他植物防御化合物也有特定的解毒途径，以及哪些酶控制这些过程，这将是很有趣的，”瓦萨说
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