浙江大学，最新Nature Microbiology，构建工程菌，专业杀蚊子！

蚊子被认为是地球上最危险的动物之一，其传播的疟疾、登革热、基孔肯雅热等疾病每年影响超过20亿人。传统上，化学杀虫剂是主要的蚊虫防控手段，但近年来蚊虫对多种杀虫剂产生了广泛抗药性，导致防控效果显著下降，亟需开发新型、高效且环境友好的替代策略。

在这样的背景下，昆虫病原真菌，尤其是Metarhizium属真菌，因其对蚊虫具有高效致病力、可感染抗药性个体，并对环境相对安全，成为研究热点。然而，这类真菌的传播效率较低，主要依赖随机接触或环境因素，限制了其在实际应用中的效果。因此，如何提升真菌的传播能力和感染效率，成为当前研究的关键问题。

浙江大学方卫国、黄健华、马里兰大学帕克分校Raymond J. St. Leger和江苏省寄生虫病研究所曹俊等人揭示了真菌通过释放特定的挥发性有机化合物（VOCs）来吸引目标昆虫的机制并通过基因工程手段构建能够主动吸引蚊虫的真菌菌株，用于蚊虫的生物防治。相关内容以“Engineered Metarhizium fungi produce longifolene to attract and kill mosquitoes”为题发表在《Nature Microbiology》上。

主要内容

机制解析：真菌释放VOC吸引昆虫

1. 真菌尸体释放的VOC具有广谱吸引力

实验发现，M. robertsii 感染的昆虫尸体可吸引多种昆虫，包括蚊虫、果蝇、寄生蜂、粉虱等。通过气相色谱-质谱（GC-MS）分析，发现尸体持续释放三种主要VOCs：(+)-longifolene、sativene 和 geosmin，其中 longifolene 是唯一持续高浓度释放并具强烈吸引力的成分。

图1 M. robertsii定植的尸体吸引健康的昆虫进行孢子活跃传播

图2 M. robertsii定植的梅洛氏原体尸体持续排放的挥发性有机化合物的鉴定

2. 昆虫通过嗅觉受体感知 longifolene

在果蝇中，Or43b和Or74a是感知longifolene的关键嗅觉受体，突变体或敲除个体对 longifolene 和真菌尸体均失去吸引反应。

在蚊虫中，发现Or43b的同源基因LOR是主要的longifolene受体，RNAi 敲除后，蚊虫对 longifolene 和真菌尸体的吸引显著下降。

图3 M. robertsii定植的G. mellonella尸体释放longifolene，通过激活其嗅觉系统来吸引黑腹果蝇

图4 longifolene对蚊子有吸引力

工程构建：打造“诱杀合一”的真菌菌株

1. 构建转基因菌株 Mp-Tps

将来自松树的longifolene合酶基因 Tps导入高效杀灭蚊虫的M. pingshaense菌株，构建工程菌株Mp-Tps。Mp-Tps在廉价培养基（BRH）中可稳定高产 longifolene（高于野生型200倍），并保持原有孢子产量和致病力。

图5 可吸引和杀死实验室饲养的成年白纹蚊子的转基因菌株Mp-Tps的构建

2. 实验室与大空间测试均显示高效吸引与杀灭效果  

在1立方米蚊笼中，Mp-Tps 对 Aedes albopictus、Anopheles sinensis和Culex pipiens均表现出显著更强的吸引力，蚊虫接触频率和时间远高于野生型。感染后，Mp-Tps 杀灭蚊虫的速度比野生型快约1.4倍，致死率超过90%。

3. 在复杂环境中仍具竞争力  

在模拟真实环境的大房间中（107立方米），即使有人类宿主或吸引性植物（如墨西哥牵牛花）存在，Mp-Tps 仍显著优于野生型，吸引率与杀灭率均保持高水平。尤其在雄蚊和饥饿雌蚊中表现突出，15天内致死率仍达90%以上，超过WHO设定的80%防控阈值。

图6 真菌BRH培养物在大空间内吸引和杀死野生捕获的白纹蚊子的能力

全文总结

本研究首次系统揭示了Metarhizium真菌通过释放 longifolene 主动吸引蚊虫的机制，并成功构建“诱杀合一”的工程真菌菌株 Mp-Tps，突破了传统真菌传播效率低、依赖随机接触的限制。该策略不仅提升了真菌的生物防控效率，也为开发绿色、智能、定向的蚊虫控制工具提供了新范式。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41564-025-02155-9