在农业的大舞台上，褐飞虱（Nilaparvata lugens）可谓是水稻的头号 “劲敌”。它每年都在稻田里肆虐，通过吸食水稻的韧皮部汁液，还传播病毒病，让无数稻农的心血付诸东流，造成巨大的产量损失。长期以来，化学农药一直是对抗褐飞虱的 “主力军”，但频繁使用化学农药就像一把双刃剑，虽然能暂时击退褐飞虱，却也带来了一系列麻烦。害虫产生抗药性，使得农药效果大打折扣；农药残留还污染了生态环境，威胁着人类健康和生态平衡。在这样的困境下，寻找绿色、安全、可持续的褐飞虱防治策略迫在眉睫。
昆虫病原真菌作为自然界中昆虫的 “天敌”，逐渐进入了科研人员的视野。它们能直接穿透昆虫表皮进行感染，对像褐飞虱这样的刺吸式害虫有天然的克制作用。然而，昆虫自身也有一套强大的免疫系统，这就像给它们穿上了一层 “铠甲”，使得真菌的杀虫效果受到限制。那么，有没有办法削弱昆虫的免疫防御，让真菌这把 “利剑” 更锋利呢？
浙江的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们把目光聚焦在 Toll 样受体（Toll-like receptors，TLRs）上，这是昆虫免疫系统中一类至关重要的模式识别蛋白，在识别入侵病原体过程中发挥着关键作用。研究人员发现了褐飞虱体内一个关键的 TLR 编码基因 NlToll1，通过 RNA 干扰（RNA interference，RNAi）技术抑制它的表达，结果令人惊喜：这显著提高了球孢白僵菌（Metarhizium anisopliae）对褐飞虱的杀虫效果。这一研究成果发表在《Biological Control》上，为褐飞虱的防治开辟了新的道路。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们从浙江余姚稻田采集褐飞虱种群，在温室条件下饲养。实验中，利用定量实时 PCR（quantitative real-time PCR，qRT-PCR）技术分析 NlToll1 基因在不同发育阶段、组织以及真菌感染条件下的表达情况。同时，采用 RNAi 技术，合成针对 NlToll1 的双链 RNA（dsRNA）并注射到褐飞虱体内，以此来沉默 NlToll1 基因。此外，还通过高通量测序技术分析褐飞虱肠道细菌群落结构的变化。
研究结果如下：
- NlToll1 基因特征：NlToll1 基因的开放阅读框（open reading frame，ORF）长度为 3351bp，编码一个分子量为 126.7kDa 的蛋白质，含有典型的细胞内 Toll / 白细胞介素 - 1 受体（Toll/interleukin-1 receptor，TIR）结构域、两个跨膜结构域和 14 个细胞外富含亮氨酸重复序列（leucine-rich repeats，LRRs）。系统发育分析显示，NlToll1 与其他半翅目昆虫的 TLRs 聚在一起。
- 表达特征：NlToll1 在褐飞虱不同发育阶段和组织中表达存在差异，在卵期表达量最高，四龄若虫期最低；在新羽化雌成虫的脂肪体和肠道中表达水平较高。受到球孢白僵菌感染后，NlToll1 的转录水平在 1 - 3 天显著上升，1 天达到峰值，之后逐渐下降。
- 对褐飞虱生存及抗真菌能力的影响：注射 dsNlToll1 后，NlToll1 基因转录水平显著抑制，褐飞虱五龄若虫生存率下降。当 dsNlToll1 与球孢白僵菌共同处理时，褐飞虱死亡率明显增加，半数致死时间（LT50）缩短，表明 NlToll1 基因沉默提高了褐飞虱对真菌的易感性。同时，在 NlToll1 基因沉默的褐飞虱血淋巴中，真菌菌丝体数量显著增多，说明 NlToll1 沉默促进了真菌在血淋巴中的增殖。
- 对免疫相关基因表达的影响：检测发现，NlToll1 基因沉默后，在球孢白僵菌感染期间，四个抗菌肽（antimicrobial peptide，AMP）基因（NldefA、NLdefB、NllugA 和 NllugB）的转录水平受到抑制，表明 NlToll1 可能通过正向调节 AMP 表达参与褐飞虱对真菌感染的体液免疫防御。
- 对肠道细菌群落的影响：16S rDNA 扩增子高通量测序结果显示，NlToll1 基因沉默改变了褐飞虱肠道细菌群落结构。与对照组相比，处理组细菌丰富度和均匀度增加，但多样性降低，部分优势菌属相对丰度发生显著变化。
研究结论和讨论部分指出，NlToll1 基因在褐飞虱的生长发育和免疫防御中发挥着重要作用。RNAi 介导的 NlToll1 基因沉默导致褐飞虱生存率下降、对真菌感染的易感性增加，这可能是由于免疫抑制作用和肠道细菌群落失调共同导致的。这项研究表明，削弱褐飞虱的免疫反应能够显著增强昆虫病原真菌的防治潜力。因此，将昆虫病原真菌与 RNAi 技术相结合，为褐飞虱的绿色防控提供了一种极具前景的新策略，有望在未来农业生产中广泛应用，减少化学农药的使用，保护生态环境，保障粮食安全。
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