2026年8月6日，kaiyun开云官方网页版国家甘蔗工程技术研究中心王锦达团队在《Plant, Cell & Environment》 （植物细胞与环境）在线发表了题为 “A ShbHLH34‐ShPUR Module Activates ShTPS1‐mediated β‐caryophyllene Biosynthesis for Insect Resistance in Sugarcane” （一个ShbHLH34‐ShPUR模块激活ShTPS1介导的β-石竹烯生物合成进而增强甘蔗的抗虫性）的研究论文。该研究首次在甘蔗中鉴定并阐明了 ShbHLH34/ShPUR-ShTPS1 转录调控模块介导的萜烯类化合物β-石竹烯生物合成机制及其在抗虫防御中的关键作用，为甘蔗抗虫分子育种提供了重要的理论依据和基因资源。
甘蔗是全球最重要的糖料作物，然而近年来受到草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）、甘蔗二点螟（Chilo infuscatellus）等害虫的严重威胁，对产量和品质造成巨大损失。化学农药的过度使用导致害虫抗药性日益增强，而甘蔗基因组高度杂合和多倍体的特性又使传统抗虫育种进展缓慢。因此，挖掘甘蔗自身抗虫基因、揭示其分子调控机制，对于实现甘蔗的绿色可持续生产具有重要意义。研究团队基于前期昆虫取食胁迫下的甘蔗转录组数据，鉴定出一个受害虫取食强烈诱导的萜烯合成酶基因 ShTPS1。体外酶活实验证明，ShTPS1能够以法尼基焦磷酸（FPP）为底物催化合成挥发性萜类化合物 β-石竹烯。生测实验表明，β-石竹烯对草地贪夜蛾、甘蔗二点螟和甘蔗绵蚜均表现出显著的驱避效果。在烟草和甘蔗中过表达ShTPS1可显著提高β-石竹烯的释放量，并大幅降低害虫的取食偏好。
在调控机制研究方面，团队通过酵母单杂交筛选、双荧光素酶报告实验和凝胶迁移实验等手段，证实了 bHLH转录因子ShbHLH34 能够直接结合ShTPS1启动子中的G-box元件并激活其转录。更为重要的是，团队通过GST pull-down联合质谱分析，鉴定出一个与ShbHLH34互作的转录共激活因子——嘌呤富集蛋白ShPUR。进一步研究发现，ShPUR虽不具备直接的DNA结合能力，但能以浓度依赖的方式增强ShbHLH34与ShTPS1启动子的结合亲和力，显著提升ShTPS1的转录激活水平。基于上述发现，团队提出了“害虫取食信号→激活ShbHLH34表达→ShPUR增强ShbHLH34与启动子结合→激活ShTPS1转录→合成β-石竹烯→驱避害虫”的调控模型。该模块不仅在直接调控关系上展现了保守性，更因ShPUR作为新型共激活因子的发现而拓展了人们对植物萜烯生物合成转录调控复杂性的认识。
kaiyun开云官方网页版国家甘蔗工程技术研究中心为该论文第一完成单位，国家甘蔗工程技术研究中心/农学院2024级硕士研究生赵越涵为第一作者，王锦达副研究员为通讯作者。农学院硕士研究生张亚欣、李林、吴雅莉参与了该实验研究，国家甘蔗工程技术研究中心高三基研究员、傅华英高级实验师和广西大学姚伟教授参与了实验指导，美国路易斯安那州立大学冯红林教授参与了项目指导和论文修改。该研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1200700）、广西重点研发计划（AB24153006、AA24206023-4）、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室开放课题（SKLCUSA-b202406）以及国家糖料产业技术体系（CARS-17）等项目共同资助。
论文链接：http://doi.org/10.1111/pce.70789
作者简介
1、赵越涵（第一作者）简介：中共党员，kaiyun开云官方网页版农学院2024级研究生，现任国家甘蔗工程技术研究中心研究生第一党支部纪检委员。在校期间获2024-2025学年研究生学业一等奖学金、2024-2025学年校社会工作先进个人，2025福建省大学生创新大赛金奖。
赵越涵（第一作者）
2、王锦达（通讯作者）简介：kaiyun开云官方网页版国家甘蔗工程技术研究中心副研究员，硕士生导师。从事抗虫机制解析及害虫绿色防控研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、福建省自然科学基金面上项目等各类课题，以第一作者或通讯作者在Plant Cell & Environment、European Journal of Agronomy、Entomologia Generalis等国内外学术期刊发表学术论文50多篇，其中中科院1区论文21余篇；参与登记甘蔗新品种2个，制定各类标准6个，授权发明专利3项。
王锦达（通讯作者）
