浙江大学“杰青”、“求是”特聘教授团队与南京农业大学副教授合作在《PNAS》杂志上发表研究成果

寄生蜂是一类重要的天敌昆虫，其所携带的控害因子种类众多，毒液作为关键因子，在调控寄主害虫免疫、发育和代谢等过程中起重要作用。因其毒液蛋白编码基因具有快速演化、高表达和组织特异等特征，寄生蜂已成为研究害虫生防、昆虫生理、遗传演化等重要科学问题的模式物种之一。2025年9月25日，浙江大学昆虫科学研究所叶恭银教授团队与南京农业大学严智超副教授等合作在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表题为“Duplication of a conserved mitochondrial enzyme gene arms parasitoid wasps with venom cytotoxicity and oogenesis regulation”的研究论文，系统揭示了蝶蛹金小蜂线粒体犬尿氨酸转氨酶基因PpupCCBL（Pteromalus puparum cysteine-s-conjugate beta-lyase）通过基因复制事件获得毒液细胞毒性及调控卵巢发育新功能的演化机制，为昆虫基因家族功能演化多样性及寄生蜂与寄主互作研究领域提供了新视野。

该研究首先对蝶蛹金小蜂Pteromalus puparum雌蜂毒液进行分离，通过细胞学实验鉴定获得一个具有细胞致死效果的毒液蛋白组分犬尿氨酸转氨酶PpupCCBL9，并体外验证其可诱导寄主菜粉蝶Pieris rapae蛹血细胞及多种昆虫细胞系死亡，而对人胚肾HEK 293T细胞系安全。蛋白质互作研究结果表明，PpupCCBL9的靶标蛋白为胞内氯离子通道CLIC，且PpupCCBL9与CLIC互作是其产生细胞毒性的内因。通过基因注释与比较基因组学分析发现犬尿氨酸转氨酶基因CCBL在膜翅目小蜂总科（Chalcidoidea）尤其在金小蜂科（Pteromalidae）寄生蜂中发生了显著的基因复制。其中一个复制基因PpupCCBL4在演化过程中丢失信号肽且于卵巢中高表达，功能研究结果表明PpupCCBL4可通过调控卵黄蛋白沉积从而促进卵巢发育。此外，研究发现PpupCCBL基因家族在演化中经历了一系列关键事件，包括：丧失祖先基因线粒体定位肽和酶活性、获得分泌型信号肽、转变表达模式、发生正选择，以及建立全新的蛋白质互作。生物体内保守祖先基因通过基因复制，逐步获得全新生物学功能这一完整演化轨迹在金小蜂中亦保守存在。上述研究结果不仅深化了对基因家族功能多样性形成机制的理解，也为农业害虫绿色防控提供了新靶标，同时拓展了对寄生蜂毒液适应性演化机制的认识。

浙江大学昆虫所叶恭银教授、方琦副教授与南京农业大学植物保护学院严智超副教授为论文共同通讯作者，浙江大学昆虫所博士后宋吉强为第一作者。浙江大学昆虫所研究生齐梓涵、何纯、罗桂林，袁搏博士、杨义博士、汪芳博士和宁波市农业科学研究院肖山博士也参与了此项研究。该研究得到国家自然科学基金重点项目、面上项目和国家资助博士后研究人员计划B档等项目支持。

https://doi.org/10.1073/pnas.2512820122