11月5日，南京農業大學植物保護學院劉澤文教授團隊在國際期刊《Journal of Advanced Research》上發表了題為“Akt-FoxO signaling drives co-adaptation to insecticide and host plant stresses in an herbivorous insect“的研究論文，揭示了植食性昆蟲通過Akt-FoxO信號通路調節P450解毒酶系統，實現對殺蟲劑和植物次生物質適應的共進化。

劉澤文教授團隊一直致力于研究褐飛虱Nilaparvata lugens對新煙堿類殺蟲劑抗性機制。研究團隊發現，P450解毒酶在褐飛虱對新煙堿類殺蟲劑的抗性中有重要作用。本次研究進一步揭示了一個新的分子機制：Akt-FoxO信號通路通過調控多個P450基因的表達，協助褐飛虱在面對水稻次生物質和殺蟲劑雙重脅迫時實現共同適應。Akt通過磷酸化FoxO轉錄因子，抑制其對P450基因的轉錄激活作用，從而精細調控P450基因的表達水平。這一發現揭示了昆蟲如何通過基因調控網絡應對來自環境的不同脅迫。

圖1 Akt-FoxO信號通路調控8個P450基因的表達，影響褐飛虱對殺蟲劑和水稻次生物質的敏感性

該研究發現，P450酶家族中的8個成員在褐飛虱對外源物質代謝過程中發揮著重要作用，這些P450酶分別來自不同的家族，并且具有不同的底物選擇性，能夠分別代謝結構不同的植物次生物質和化學殺蟲劑。這些P450基因也具有鮮明的共同特點，它們的基因表達均受轉錄因子FoxO的調控，而FoxO的轉錄活性受到上游激酶Akt磷酸化的調節。Akt通過磷酸化FoxO改變其在細胞中的核定位，從而進一步調控P450基因的表達。Akt-FoxO信號通路通過調節這一系列P450基因的表達，幫助褐飛虱在殺蟲劑和植物次生物質的雙重脅迫下實現共同適應（圖1）。

圖2 Akt-FoxO-P450s三元系統在褐飛虱對殺蟲劑和植物此生物質共適應中的模式圖

本研究成果為昆蟲對殺蟲劑抗性和植物次生物質適應共進化的分子機制提供了新視角。通過揭示Akt-FoxO信號通路在調控P450基因表達中的作用（圖2），研究不僅闡明了昆蟲如何通過精細的基因調控機制適應環境中的雙重脅迫，也為未來害蟲的治理策略提供了理論依據。

植物保護學院劉澤文教授為論文的通訊作者。博士研究生張慧慧為論文第一作者，鐘山青年研究員高浩力，博士研究生林栩敏，中國水稻研究所楊保軍博士，博士研究生王璟珽、袁笑微，碩士研究生張真、何天順參與了該項研究。研究得到了國家自然基金、重點研發計劃等項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.11.006