学校王进军教授团队在国际著名刊物《美国科学院院刊》（PNAS）上在线发表了题为“miRNA调控宿主-共生菌互作中的营养稳态”（microRNA maintains nutrient homeostasis in the symbiont-host interaction）的研究论文，发现蚜虫特有的miRNA调控由共生菌产生的维生素B6向宿主转运的分子机制，创新性地将共生微生物与宿主蚜虫间的营养互作通过miRNA这个“分子桥梁”连接起来，提出“miR-3024-MRP4-VB6”分子调控通路，并系统评估靶向该通路的控蚜潜力。研究结果不仅有助于丰富昆虫miRNAs的生理功能，还有利于寻获特异的关键miRNA控蚜靶标，为蚜虫类害虫的防控提供新视角。
团队通过公开的蚜虫基因组和miRNAs数据库鉴定发现miR-3024是蚜虫特有的miRNA。随后，以代表性农业蚜虫桃蚜Myzus persicae和豌豆蚜Acyrthosiphon pisum为研究对象，明确了miR-3024对ABC转运蛋白MRP4的靶向调控关系，原位杂交结果发现miR-3024和MRP4在菌胞共定位，推测二者与共生菌-宿主互作有关。
为进一步明确MRP4的底物转运机制，通过饲喂miR-3024类似物对蚜虫进行氨基酸及其衍生物和维生素的靶向代谢组测序，结果表明仅维生素B6（VB6）的丰度显著下调，进一步通过VB6诱导、分子对接、电压钳、微量热泳动实验分析发现MRP4能够与VB6结合转运。
团队还系统分析了VB6生物合成通路6个关键基因在宿主蚜虫与共生菌基因组的存在与缺失情况。结果表明，蚜虫和初级共生菌Buchnera均缺失部分关键基因，而次级共生菌Serratia、Regiella和Hamiltonella则具有VB6生物合成能力，进一步通过对本研究所用的蚜虫品系进行共生菌群落分析、关键基因的克隆、大肠杆菌突变体与功能回补实验以及原位杂交发现共生菌Serratia为蚜虫提供VB6。
VB6作为多种生物化学反应的辅酶，对昆虫的生长发育和生存起至关重要的作用。团队分析发现miR-3024类似物处理导致多种蚜虫的死亡率显著增加，随后通过对有益昆虫（龟纹瓢虫和熊蜂）的安全性、构建转基因烟草、病毒诱导的MRP4沉默等实验系统评估了miR-3024作为靶标的控蚜潜力。此外，研究发现miR-3024和共生菌Serratia在逆境胁迫下均呈现下调表达，共同调控蚜虫VB6稳态。
综合以上研究结果，团队提出了蚜虫-共生菌互作中“miR-3024-MRP4-VB6”通路的分子调控模型：在正常状态下，共生菌合成VB6，通过MRP4跨膜通道转运到蚜虫体内，确保蚜虫正常存活；而当miR-3024表达量升高时，MRP4的表达受到抑制，减少VB6的转运，进而影响蚜虫的适应性和生存情况；当蚜虫面临逆境胁迫时，体内微生物滴度降低，导致合成的VB6含量下降，而蚜虫主动降低miR-3024的表达量，增加MRP4的表达以促使更多的VB6转运，最终保障蚜虫体内VB6的稳态。
尚峰副教授为论文第一作者，王进军教授为通讯作者，西南大学为唯一完成单位，丁碧月博士、牛金志教授、研究生卢金明和谢秀成、李传振博士、张伟副教授、潘登博士、蒋瑞旭博士参与了本研究工作。研究受到国家自然科学基金（国际合作重点项目和面上项目）和国家现代农业（柑橘）产业技术体系岗位科学家经费等项目资助。
扩展阅读：
miRNA调控宿主-共生菌互作中的营养稳态