“以菌治虫”!华中农业大学在顶级期刊(IF=20.7)发表加速苏云金芽胞杆菌侵染昆虫和线虫的生物学研究模型系统研究综述

2026年1月29日，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室微生物农药创新团队负责人孙明教授受邀在昆虫学领域国际学术期刊Annual Review of Entomology（IF5Y=20.7）发表了题为“Caenorhabditis elegans: A Model System for Accelerating Studies on Bacillus thuringiensis Infection in Insects”的综述文章，提出了“加速苏云金芽胞杆菌侵染昆虫和线虫的生物学研究模型系统”的学术观点和建议。

苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）是应用最成功的生防微生物之一，为降低全球农业害虫危害、减少化学农药使用做出重大贡献。目前，Bt相关的生防产品已被用于防治多种重要农业昆虫和线虫害虫，包括亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）、棉铃虫（Helicoverpa armigera）、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）、粉纹夜蛾（Trichoplusia ni）、棉红铃虫（Pectinophora gossypiella）和根结线虫(Meloidogyne spp.)等。昆虫宿主与Bt互作的分子机制是Bt生防产品性能改良和有效期提升的理论基础。然而，昆虫普遍世代时间长、饲养复杂、遗传操作相对困难，这些局限性不利于昆虫中Bt侵染生物学研究领域的快速发展。因此，该领域急需一个可以促进相关研究更快速、更全面、更深入发展的模型系统。

我们曾提出并论证了“线虫是Bt的天然宿主”这一观点。近二十五年来，以秀丽线虫为模型的相关研究带来了对Bt致病方式丰富性和宿主防御途径复杂性的重新理解，揭示了新的Bt与宿主互作的分子机制，包括Bt晶体蛋白新型受体及胞内致病信号传导过程、Bt蛋白酶的毒杀作用、小RNA介导的Bt侵染调控作用、宿主细胞天然免疫机制、宿主行为防御调控机制、宿主细胞膜修复机制、Bt与宿主共进化遗传机制等（图1）。

图1 模型系统揭示Bt与宿主互作的复杂分子机制

该模型系统的相关理论可以很好地拓展到Bt与昆虫宿主的互作研究（图2）。该模型系统已对杀昆虫Bt的研究展示出重要价值，推动了烟草天蛾（Manduca sexta）、小菜蛾（Plutella xylostella）、豆野螟（Maruca vitrata）、二化螟（Chilo suppressalis）等重要害虫对杀昆虫Bt天然免疫研究领域的诞生和进步。通过该模型系统发现了一系列增强杀线虫Bt活性的物质，这些物质同样增强了杀昆虫Bt对棉铃虫、灰飞虱（Laodelphax striatellus）等农业害虫的活性。随着生物技术的不断发展，该模型系统将为Bt侵染生物学研究及生防产品开发做出更大贡献。

图2 模型系统在Bt与昆虫互作研究中的拓展性

孙明教授课题组长期致力于Bt杀虫资源开发和植物寄生线虫防治等领域，积累了丰富的杀线虫及杀昆虫Bt资源，并利用基因组学等技术发现了多个寄生线虫防治靶标。在此基础上，该团队于2025年受邀在寄生虫学权威期刊Trends in Parasitology发表了题为“Bacillus thuringiensis: a gift for nematode management”的综述文章，提出了“苏云金芽胞杆菌是全球线虫防控的宝贵资源”的学术观点，介绍了针对根结线虫、孢囊线虫（cyst nematodes）等寄生线虫的Bt资源及其应用开发情况。

华中农业大学孙明教授和石建伟博士(现河南省科学院）为论文的通讯作者。墨西哥国立自治大学Alejandra Bravo教授参与相关论证工作。墨西哥国立自治大学Mario Soberón教授在论文撰写过程中给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、河南省科技攻关、河南省科学院基本科研业务费、河南省科学院科研启动经费等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1146/annurev-ento-121423-013612