2024年8月5日，中国农业大学植物保护学院昆虫学系大三本科生魏楚楚同学在国际著名SCI期刊《International Journal of Molecular Sciences》（IJMS，JCRQ1区，IF5=5.6）在线发表了题目为“Transcription Factor CcFoxO Mediated the Transition from Summer Form to Winter Form in Cacopsylla chinensis”的研究论文。这一创新性成果不仅揭示了转录因子CcFoxO在中国梨木虱（Cacopsylla chinensis）季节多型转变中的重要调控作用，还为全面解析木虱类害虫暴发成灾机制奠定了坚实的分子生态学基础。

面对全球气候变化带来的温度波动挑战，生物种群如何维持其种群的稳定性和繁殖力成为科学界关注的焦点。昆虫通过非遗传多型现象这一基因表达调控的产物，展现出对环境变化的卓越适应能力。非遗传多型性（polyphenism）指在具有相同基因组或基因型的个体中，由于外界环境因素的作用而产生不同的表型。中国梨木虱，属于半翅目木虱科，专食梨树，不仅可以直接刺吸嫩枝嫩叶进行为害，还可以传播梨火疫病菌间接危害，是梨产业的重大害虫。随季节变化呈现出形态差异显著的夏-冬两型现象是该害虫暴发成灾的重要生态学适应机制。

转录因子FoxO是一种在生物体内参与多种生物过程的关键因子，包括代谢、生长、细胞存活以及对环境压力的响应。目前，关于昆虫中FoxO的研究主要聚焦在蜕皮和变态过程中的功能，特别是在调节保幼激素和蜕皮激素的相互作用方面。然而，关于FoxO是否调节季节多型现象及其潜在的分子机制尚不清楚。研究发现，在10°C的低温条件下，CcFoxO迅速响应并增加其表达量，这一过程受到温度受体CcTRPM的调控。CcFoxO通过促进甘油三酯和糖原的积累，增强了中国梨木虱在低温环境中的能量储备，从而保证其存活（图1）。此外，研究还表明，通过RNA干扰降低CcFoxO的表达会显著影响中国梨木虱表皮色素含量、表皮几丁质水平和表皮厚度，导致夏型无法向冬型转变，从而大幅增加其死亡率（图2、图3）。以上结果表明，CcFoxO作为CcTRPM的下游分子，通过调节能量物质积累来控制中国梨木虱夏型向冬型的转变。相关研究结果不仅加深了我们对FoxO家族转录因子功能的理解，也为中制定国梨木虱的环境友好型管理策略提供了科学依据。

图1. 干扰CcFoxO对甘油三酯-糖原的影响

图2. 干扰CcFoxO对中国梨木虱表皮色素-表皮几丁质含量和表皮厚度的影响

图3. 干扰CcFoxO对中国梨木虱夏型向冬型转变的影响

中国农业大学植物保护学院2021级本科生魏楚楚为该论文第一作者，张松斗副教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金青年项目（32202291）、国家现代农业产业技术体系建设项目（CARS-28）和北京高校重点建设一流专业项目的资助。

魏楚楚：大一和大二学年连续获得学业二等奖学金；同时，积极参与科研实践，在害虫综合治理实验室张松斗副教授的指导下，主持了北京市大学生创新创业项目《胰岛素信号通路响应低温调控中国梨木虱夏型向冬型转变的分子机制》。

张松斗：中国农业大学植物保护学院昆虫学系副教授，博士生导师，昆虫学系副主任。目前，研究工作主要集中在果园重要害虫中国梨木虱和梨小食心虫的暴发成灾机制及绿色防控技术。以第一作者或者通讯作者在eLife（2024年2篇、2023年1篇）、Journal of Agricultural and Food Chemistry（2024）、Molecular Ecology（2024、2018）和International Journal Of Biological Macromolecules（2024）、等国际著名杂志发表高水平SCI论文十几篇。主持国家自然科学基金青年项目和教育部中央高校基本科研业务费等，以骨干身份参与国家梨产业技术体系虫害防控岗位和多个面上项目的工作。主讲本科生《农业昆虫学》和《农业昆虫学实验》专业必修课，参讲研究生《发育生物学》选修课。担任中国植物保护学会青委会成员、《Agriculture Communications》和《New Plant Protection》杂志青年编委。

文章链接：

https://www.mdpi.com/1422-0067/25/15/8545

Wei, C.; Zhang, S. Transcription Factor CcFoxO Mediated the Transition from Summer Form to Winter Form in Cacopsylla chinensis. Int. J. Mol. Sci. 2024, 25, 8545. https://doi.org/10.3390/ijms25158545