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小菜蛾(Plutella xylostella)是十字花科植物的重要害虫,其抗药性能力强,生产上难以控制。通过利用小菜蛾与十字花科蔬菜的协同进化关系,提高植物自身抗虫性或是小菜蛾对寄主防御的敏感性,是防治小菜蛾的有效途径之一。植食性昆虫的口腔分泌物主要来源于唾液腺和肠道回流液,对其适应寄主植物起到了至关重要的作用。在小菜蛾上,有关其口腔分泌物的来源和组成仍不清楚。利用含有荧光染料的人工饲料饲喂小菜蛾,本研究揭示了小菜蛾在取食过程中会向植物伤口分泌肠道回流液。此外,本研究明确了小菜蛾的取食能够诱导寄主植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中茉莉酸(jasmonic acid,JA)合成酶基因AOS和OPR3表达水平上调;诱导水杨酸(salicylic acid,SA)上游信号基因EDS5、PAD4和SID2表达水平上调,响应基因PR1、PR5和BGL2表达水平下调;诱导吲哚族硫代葡萄糖苷生物合成途径关键酶基因CYP79B2和CYP79B3和黑芥子酶基因TGG1表达水平下调;同时,小菜蛾肠道研磨液能够诱导JA合成酶基因AOC、AOS和响应基因JAR1表达水平下调;诱导SA上游信号基因EDS5、PAD4和SID2基因表达水平下调;诱导吲哚族硫代葡萄糖苷物合成酶基因CYP79B2和CYP79B3以及黑芥子酶基因TGG1表达水平下调。上述研究结果表明,小菜蛾的取食虽能够同时激活JA和SA的生物合成途径,但对其下游响应基因却具有抑制作用,小菜蛾肠道回流液可能参与了该抑制过程。为了进一步探明小菜蛾肠道回流液中蛋白的组成及丰度,本研究采用LC-MS/MS的方法测定了小菜蛾肠道蛋白全谱,从中发现了一大类与消化相关的蛋白、一些解毒相关的蛋白和一组泛素-蛋白酶体蛋白降解系统相关的蛋白。通过生物信息学预测,当中的某些泛素化相关蛋白很可能作为效应蛋白,并伴随着小菜蛾肠道回流液进入寄主植物的伤口,与植物防御系统及其信号途径发生相互作用。此外,本研究还发现了在抑制寄主植物防御反应、促进昆虫适应寄主方面具有重要功能的葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOX),且该蛋白主要分布于小菜蛾肠道内容物中且丰度较高。昆虫GOX主要存在于唾液腺中,并在取食过程中伴随口腔分泌物进入植物伤口。但在小菜蛾中,GOX基因在中肠的表达水平远高于唾液腺中的水平,GOX在完整肠道中的酶活为2419.5 nmol·min-1·mg-1,接近于目前已报道的最高昆虫GOX酶活—美洲棉铃虫唾液腺中的GOX酶活(2680.6 nmol·min-1·mg-1)。进一步结合小菜蛾基因组数据,本研究克隆了 3条小菜蛾GOX同源基因。其中,Pxgox1的开放阅读框(ORF)为1827 bp,预测编码608个氨基酸,蛋白分子量为70.0 kDa,等电点为6.0;Pxgox2的ORF为1821 bp,预测编码606个氨基酸,蛋白分子量为66.7 kDa,等电点为4.7;Pxgox3的ORF为1812bp,预测编码603个氨基酸,蛋白分子量为66.6 kDa,等电点为6.5。Pxgox1表达量极低,Pxgox3在成虫中偏好表达。Pxgox2在幼虫中偏好表达,且在四龄幼虫的中肠和唾液腺等取食相关组织中的表达量较高。通过分析,推测Pxgox2为小菜蛾GOX,并对其进行了原核表达。然而,所诱导表达的蛋白主要以包涵体形式存在,菌体上清中可溶性的GOX蛋白浓度太低,难以满足研究其对植物防御反应作用的实验需求。本研究对阐明小菜蛾与寄主十字花科植物的协同进化关系具有重要意义,同时也为利用寄主植物抗虫性促进小菜蛾的生态治理和持续控制提供理论依据。