2026年8月6日，福建农林大学王锦达团队在《Plant, Cell & Environment》期刊发表题为 “A ShbHLH34‐ShPUR Module Activates ShTPS1‐mediated β‐caryophyllene Biosynthesis for Insect Resistance in Sugarcane”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。福建农林大学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。
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。
论文链接：
http://doi.org/10.1111/pce.70789
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