2025年6月27日，Current Biology期刊在線發(fā)表了中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心王成樹研究組完成題為“Fungal pathogen promotes caterpillar feeding and weight gain using a host-like trehalase”的研究論文，揭示了蛹蟲草菌感染家蠶幼蟲分泌類似寄主的海藻糖酶降解昆蟲“血糖”，從而促進幼蟲取食增重而利于蟲草菌自身生長繁殖的現象與機理。

蟲草類真菌感染寄主后具有操縱寄主行為的特征，如線蟲草感染可促進螞蟻爬到高處死亡，形成“僵尸螞蟻”（zombie ants）而便于真菌孢子擴散。而鐵線蟲（nematomorph ）寄生蟋蟀、螳螂后會導致寄主“跳水自殺”（suicidal drowning ），便于線蟲在水中產卵繁殖。這種因寄生物感染而導致寄主行為變化，利于自身生長繁殖的現象稱為寄生物的拓展表型（extended phenotype），是一種很有意思的生物學現象，但寄生物調控寄主行為的“自私”基因種類及作用機制多不清楚。

蛹蟲草菌僅感染鱗翅目幼蟲，但不會殺死幼蟲，只致其結繭成蛹后才快速生長、殺死并占據營養(yǎng)豐富的蛹體后長出子實體。該論文研究通過模擬自然條件，采用低濃度孢子接種家蠶4齡幼蟲，幼蟲可以正常取食、發(fā)育及化蛹，但與對照相比，被感染的老熟幼蟲及蛹重均顯著增加，說明蛹蟲草菌具有操縱家蠶幼蟲取食、促進其體重增加的拓展表型。

家蠶幼蟲取食受神經肽HemaP調控，在蛹蟲草菌中過表達家蠶HemaP基因，使用工程菌株感染可進一步顯著促進家蠶幼蟲取食及體重增加。而在家蠶中敲除該基因，突變品系的取食及蛹重則顯著下降，接種蟲草菌形成的子實體重量也顯著下降。同饑餓處理相似，蟲草菌感染后的家蠶幼蟲的血糖（主要為海藻糖）水平顯著下降，發(fā)現與蟲草菌編碼的類似昆蟲寄主的海藻糖酶基因CmTreH1顯著上調相關，同時家蠶自身的海藻糖酶基因也被誘導表達。構建及使用CmTreH1缺失突變株感染家蠶幼蟲，發(fā)現其誘導幼蟲取食及體重增加的現象消失，表明該基因為操控家蠶取食行為的關鍵基因。

同病原菌感染常導致動物厭食現象不同，該論文研究成果不僅揭示了蟲草菌感染可促進家蠶幼蟲取食的新型拓展表型，也證明了真菌編碼的類似寄主基因調控這一表型的分子機理，對于蛹蟲草高效生產及蠶蛹高效利用具有重要指導意義。

中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心已經畢業(yè)研究生趙佩清、楊德紅以及在讀研究生林健鋒為論文共同第一作者，在讀研究生彭偉瀚和汪學文博士參與了部分研究工作，上海交通大學黃勇平教授參與指導，王成樹研究員為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學重基金委創(chuàng)新群體、重點項目及國家重點研發(fā)等項目資助。

原文鏈接：https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(25)00690-6

圖 1. 蛹蟲草菌感染家蠶幼蟲促進其取食增重而利于自身生長繁殖的調控機制。

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