昆虫与宿主植物在数百万年“军备竞赛”式的协同进化过程中，形成了复杂的“防御—反防御”策略。对大多数昆虫而言，虫卵作为最初的入侵形态，即可触发植物最早期的一道免疫防线，而产卵液在这一过程中发挥着核心作用。鉴定关键产卵液蛋白并揭示其作用机制，对害虫的绿色防控及植物抗虫育种均具有重要意义。
近日，宁波大学陈剑平院士领衔的农产品质量安全全国重点实验室的昆虫功能基因组学团队在国际著名期刊New Phytologist（IF5=10.3）在线发表题为“Oviposition fluid protein NlOFP1 in the brown planthopper suppresses rice plant defenses”的研究论文。该研究首次鉴定出昆虫产卵液中特有的效应子蛋白NlOFP1。研究团队通过解析NlOFP1在褐飞虱和水稻中的功能，为理解昆虫—植物协同进化关系提供了新的视角。
NlOFP1是飞虱科特有的蛋白，在褐飞虱雌成虫中特异高表达，并在卵巢滤泡细胞中合成。作为产卵液组分，NlOFP1随产卵沉积到水稻组织上，并能借助产卵形成的伤口高效进入水稻细胞。功能研究表明，沉默NlOFP1显著降低褐飞虱的繁殖力和卵孵化率：一方面，NlOFP1可能通过影响取食进而影响繁殖；另一方面，它作为产卵液的重要组分帮助卵抵抗干燥胁迫。研究发现，NlOFP1是一个效应子蛋白：在本氏烟中瞬时表达可显著抑制激发子诱导的活性氧爆发、细胞死亡及抗性相关基因表达，且蚜虫更偏好取食共表达NlOFP1的烟草叶片。进一步在寄主植物水稻上进行研究，发现过表达NlOFP1的转基因水稻能有效挽救沉默NlOFP1虫体的繁殖和卵孵化缺陷，且褐飞虱更偏好在该转基因水稻上取食或产卵，同时水稻水杨酸含量显著降低、木质素含量下降、纤维素含量上升、抗性相关基因表达下调。机制上，研究筛选到与NlOFP1互作的水稻叶绿体细胞色素b6/f复合体铁—硫亚基蛋白OsFeS。当在水稻原生质体中共表达NlOFP1和OsFeS时，细胞质中也会积累OsFeS，推测NlOFP1可能通过部分降低OsFeS进入叶绿体的效率来削弱水稻防御反应。综上，本研究首次鉴定了一个昆虫产卵液中特有的多功能蛋白NlOFP1，不仅能够帮助卵抵抗干燥，同时作为效应子蛋白可抑制植物的免疫反应，促进昆虫的取食、繁殖和卵孵化。
宁波大学农产品质量安全全国重点实验室博士研究生冯晴凯为论文第一作者，张传溪教授和鲁嘉宝副研究员为论文通讯作者。沈嘉乐、田颖、杨妍妍同学参与了相关实验的开展，陈剑平院士、黄海剑研究员、李俊敏研究员、卓继冲特聘研究员为本课题开展提供了宝贵的指导。该项研究得到了国家自然科学基金（U23A6006，32230086，32603930）和宁波市自然科学基金（2024J451）项目的资助。
论文链接：http://doi.org/10.1111/nph.71704
