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为解决褐飞虱（Nilaparvata lugens）防治难题，研究人员开展了海藻糖酶（TRE）抑制对褐飞虱卵巢影响的转录组和代谢组分析。结果发现 TRE 抑制影响卵巢营养和能量代谢，进而影响繁殖。该研究为害虫防治提供了理论依据。
褐飞虱，这个水稻田里的 “大反派”，一直让农民们头疼不已。它不仅吸食水稻汁液，破坏水稻组织，还是传播水稻病毒的 “帮凶”，每年都给全球水稻生产带来巨大损失。以往，人们主要依靠化学杀虫剂来对付它，可时间一长，褐飞虱产生了抗药性，让防治工作愈发艰难。所以，寻找新的环保有效的防治方法迫在眉睫。
杭州师范大学等研究机构的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于海藻糖酶（TRE）对褐飞虱繁殖的影响机制，通过对比转录组学和代谢组学分析，深入探究 TRE 抑制后褐飞虱卵巢的变化。最终发现，抑制 TRE 表达会改变卵巢的营养和能量代谢，进而影响褐飞虱的繁殖能力。这一发现为农业害虫防治提供了全新的思路和理论依据，有望助力提高水稻产量。该研究成果发表在《BMC Genomics》杂志上。
在研究过程中，研究人员用到了几个关键技术方法。首先是 RNA 干扰（RNAi）技术，通过合成 dsRNA 并注射到褐飞虱体内，抑制 TRE 基因的表达。接着运用转录组测序技术，分析不同处理组褐飞虱卵巢的基因表达差异。同时，采用非靶向代谢组学测序技术，检测卵巢代谢物的变化情况。
下面来详细看看研究结果。
- 差异表达基因（DEGs）分析：研究人员设置了 dsGFP、dsTREs、ddWater、Validamycin 等注射组。qRT-PCR 分析证实 RNAi 处理显著降低了成年雌性褐飞虱体内 TRE 基因的表达。dsGFP 和 dsTREs 注射组间共鉴定出 844 个 DEGs，ddWater 和 Validamycin 注射组间鉴定出 1451 个 DEGs，两组共有 236 个 DEGs。
- DEGs 的 GO 功能分析：GO 数据库将基因分为分子功能（MF）、细胞组分（CC）和生物学过程（BP）三类。dsGFP 和 dsTREs 组的 DEGs 中，分别有 651、615、564 个基因与 MF、CC、BP 功能相关；Validamycin 处理组的 DEGs 中，1239、1102、1084 个基因与这三类功能相关。这些 DEGs 主要涉及结合、催化、运输等功能，以及细胞结构、代谢过程等方面。
- DEGs 的 KEGG 代谢途径分析：dsTREs 组的 DEGs 与 221 条代谢途径相关，显著富集的有蛋白质输出、脂肪酸代谢等；Validamycin 处理组的 DEGs 分布在 237 条代谢途径，显著富集于核糖体生物发生、谷胱甘肽代谢等。两组 DEGs 都广泛参与脂肪酸、碳水化合物、能量代谢相关途径，以及 AMPK、mTOR、IIS 等信号通路，还影响卵母细胞减数分裂过程。这表明 TRE 抑制可能通过改变营养和能量代谢，破坏生殖调控网络。
- DEGs 的验证：分别选取 9 个 dsTREs 注射后和 12 个 Validamycin 注射后的 DEGs 进行验证，结果显示其相对表达趋势与转录组数据一致，证明了转录组测序的可靠性。
- 差异代谢物统计：在 dsGFP 和 dsTREs 组间，负离子模式下鉴定出 129 个差异代谢物，正离子模式下有 439 个；Validamycin 处理组与对照组相比，负离子模式下筛选出 154 个，正离子模式下有 457 个。
- 关键代谢物的 KEGG 途径富集和分析：dsTREs 注射后的差异代谢物主要分布在碳水化合物和氨基酸相关代谢途径；Validamycin 和水组的差异代谢物除了上述途径，还在丙酮酸代谢、TCA 循环、氧化磷酸化等能量代谢途径显著富集。此外，dsTREs 或 Validamycin 处理后，褐飞虱卵巢中蔗糖（推测实际为海藻糖）含量显著增加，一些氨基酸含量也发生变化，Validamycin 处理还影响了 TCA 循环的中间代谢物。
综合研究结论和讨论部分，TRE 抑制对褐飞虱卵巢发育和繁殖有着多方面的影响。它会影响能量物质代谢、TCA 循环和氧化磷酸化，导致卵巢能量供应不足，影响卵表皮几丁质含量，阻碍个体生长发育。同时，TRE 抑制还改变了 AMPK 信号通路，进而影响 mTOR 和 IIS 信号通路，最终调节卵黄原蛋白（Vg）的表达，影响褐飞虱的繁殖。这项研究为理解褐飞虱繁殖机制提供了重要线索，也为开发新的害虫防治策略奠定了基础，对农业生产具有重要的指导意义。
