生物科学技术学院植物次生代谢产物与生物功能研究骆世洪教授团队在农林科学领域中科院1区/Top期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry上以封面文章发表了题为“Caterpillars detoxify diterpenoid fromNepeta stewartianaby the molting hormone geneCYP306A1，doi.org/10.1021/acs.jafc.3c02779”的研究论文。
植物与昆虫是陆地生态系统的重要组成部分，在历史的变迁过程中，二者长期相互作用，建立了相互制约又相互依存的复杂关系。植物能够产生大量的防御性代谢产物，这是抵抗昆虫取食危害的有效手段。然而，昆虫并不总是被这种寄主植物的次生代谢产物所战胜，自然界中几乎所有的植物物种都在一定程度上受到昆虫的取食，这意味着昆虫进化出了各种方式来抵抗寄主植物的化学物质。本研究发现两种鳞翅目昆虫—多齿钝羽蛾和斜纹夜蛾均可以取食唇形科植物多花荆芥，并将其主要的次生代谢产物化合物1进行代谢产生化合物2，通过化学分离结合NMR波谱学鉴定化合物1为松香烷型二萜7-dehydroabietanone，化合物2为其C-19位的羟基化产物19-hydroxy-7-dehydroabietanone。
通过活性测试发现化合物1对昆虫的毒性明显大于代谢产物化合物2，这表明两种昆虫是通过这种羟基化代谢作用对多花荆芥中的二萜进行解毒。借助抗生素共同饲喂以及菌株共培养手段，排除了昆虫体内微生物进行解毒的可能。粗酶活性验证以及P450抑制剂共同饲喂发现，昆虫体内的P450解毒酶对化合物1进行了代谢解毒。进一步通过表型观察、转录组测序分析和蜕皮激素含量分析等手段进一步明确化合物1可以作用于昆虫的蜕皮代谢通路。因此，将参与昆虫蜕皮代谢通路的CYP基因克隆并连接表达载体，转化到酵母中进行异源表达，发现在体外只有CYP306A1可以将化合物1代谢为化合物2。此后，利用RNAi技术和RT-qPCR分析验证了昆虫体内同样的代谢过程。
本研究首次证明昆虫体内的内源性蜕皮激素基因CYP306A1参与对植物次生代谢产物的解毒。研究结果揭示了昆虫通过蜕皮激素合成基因CYP306A1对C-19的羟基化作用来解毒松香烷二萜的新机制，研究结果对增强昆虫的控制和农业生产具有重要意义。本研究得到了辽宁省“兴辽英才计划”和辽宁省自然科学基金项目的经费支持。
