《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Proteomic insights into larval stages of coffee leaf miner (Leucoptera coffeella): A step towards the development of pest management strategies
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布鲁娜·德奥利维拉·纳西门托（Bruna de Oliveira Nascimento）|阿布纳·雷里松·德梅德罗斯·帕尔亚雷斯（Abner Reurisson de Medeiros Palhares）|伊沃纳尔多·雷伊斯·桑托斯（Ivonaldo Reis Santos）|波
布鲁娜·德奥利维拉·纳西门托（Bruna de Oliveira Nascimento）|阿布纳·雷里松·德梅德罗斯·帕尔亚雷斯（Abner Reurisson de Medeiros Palhares）|伊沃纳尔多·雷伊斯·桑托斯（Ivonaldo Reis Santos）|波莉安娜·达诺布雷加·门德斯（Pollyana Da Nobrega Mendes）|达伊亚娜·冈萨加·里贝罗（Daiane Gonzaga Ribeiro）|罗伯托·托加瓦（Roberto Togawa）|埃里卡·阿尔布克尔克（Erika Albuquerque）|瓦格纳·丰特斯（Wagner Fontes）|安吉拉·梅塔（Angela Mehta）
Embrapa遗传资源与生物技术部门，PBI，W/5 Norte Final大道，邮编70770-917，巴西利亚，DF
摘要
咖啡是全球最受欢迎的饮品之一，也是推动经济的主要商品之一，不仅在巴西，而且在全世界范围内。Leucoptera coffeella（又称咖啡叶矿虫，CLM）被认为是危害咖啡最严重的害虫之一，可导致高达70%的产量损失。本研究旨在确定CLM幼虫生命周期不同阶段的蛋白质谱型，为这种害虫的研究提供有价值和创新性的信息。通过两种不同的方法（一种基于同源性分析，另一种基于草图基因组分析）识别出蛋白质。在差异表达蛋白质（DAPs）中，有141种利用Plutella xylostella的数据进行了表征，另有324种是利用L. coffeella自身的数据鉴定出的。这两种蛋白质组学分析均发现了与生物体基本功能相关的重要蛋白质，这些蛋白质在害虫控制中具有很高潜力。其中7种蛋白质通过RT-qPCR进行了分析以确认其相对丰度，从而识别出在CLM适应环境条件中起关键作用的蛋白质。研究结果为减少农作物生产中农药使用量的生物控制策略提供了重要信息。
引言
咖啡（Coffea spp.）是对世界经济具有重要意义的第一产业产品，其贸易量仅次于石油产品（Slavova和Georgieva，2019；Panciasira，2022）。它也是全球消费量第二大的饮料，仅次于水（Butt和Sultan，2011）。150多年来，巴西一直是咖啡的最大生产国（Vegro和de Almeida，2020），目前仍是全球最大的咖啡出口国，预计2025年的产量将达到5520万袋，比2024年增长2.7%（CONAB，2025）。然而，咖啡产业在其整个生产链中面临诸多挑战。咖啡种植的可持续性经常受到生物因素的威胁，尤其是害虫和病原体的侵袭，这会导致严重的生产力损失（Krishnan，2017）。在此背景下，采用有效的害虫管理策略是确保咖啡生产可持续性和竞争力的关键。
咖啡叶矿虫（CLM），Leucoptera coffeella（Guérin-Mèneville）（鳞翅目：Lyonetiidae），是当今影响咖啡种植的最重要的害虫之一（Pican?o Filho等人，2024）。CLM的生命周期包括卵、第一、第二、第三和第四幼虫期、蛹以及成虫阶段，这一过程受到温度和湿度的高度影响（Dantas等人，2021）。其幼虫专门以叶片的栅栏组织为食，会造成叶片光合作用面积的减少，导致严重落叶，从而对全球咖啡生产造成巨大经济影响。CLM分布在巴西所有种植咖啡的地区，尤其是在塞拉多生物群落中（Green，1984；Dantas等人，2021）。研究表明，其危害可导致高达80%的产量损失和约75%的叶片缺失，不仅影响当前收获，还影响后续作物的生长（Dantas等人，2021；Altamiranda-Saavedra等人，2024）。
传统上，这种害虫的管理主要依靠合成杀虫剂（Leite等人，2020）。这些化学物质的无差别使用引发了一系列问题，包括环境污染、人类中毒、生物平衡破坏以及次生害虫的泛滥和抗药性的产生（Mendon?a等人，2006；Alves等人，2011；Junqueira等人，2024）。近年来，对环境可持续性的追求促使人们寻找替代方法，包括研究可用于害虫控制的可行和安全的方法。其中一种方法是研究植物害虫的蛋白质谱型，以识别可用于疾病管理策略的目标基因（Cho，2007）。
蛋白质组学分析是对细胞或组织中存在的一组蛋白质进行的大规模表征研究，有助于理解生命维持所必需的过程、环境适应机制、应激反应机制以及进化过程（Anderson和Anderson，1998；Kellner，2000）。近年来，技术的创新显著推动了这一领域的发展，使人们对细胞和生物体功能的理解更加深入（Cho，2007；Espindola等人，2010）。在各个发育阶段的比较蛋白质组学分析显示，有可能发现可用于害虫控制的关键蛋白质。
鉴于此，本研究利用已建立的CLM数据库和Plutella xylostella数据库（因其基因组注释最为接近CLM）来鉴定这种未充分研究的生物体在幼虫发育过程中存在的蛋白质。结果表明，这两种数据库的结合使用有助于识别直接参与该咖啡害虫生存的多种蛋白质。这里提供的开创性数据不仅推进了人们对CLM分子生物学的认识，也为未来比较蛋白质组学和应用蛋白质组学研究奠定了基础，这些研究可能有助于有效控制这种害虫。
章节片段
样本收集与制备
在本研究中，CLM幼虫采集自位于巴西中部高原Embrapa遗传资源与生物技术部门温室内的受感染咖啡植物叶片（坐标：15°43′46.6″S 47°54′06.3″W）。根据形态特征（如体型、头壳尺寸以及是否存在某些结构），将幼虫样本仔细分类为L2（第二幼虫期）、L3（第三幼虫期）和L4（第四幼虫期）。
结果与讨论
多年来，CLM作为对咖啡植物危害最大的昆虫之一逐渐受到重视（Parra和Reis，2013；Infante等人，2023）。然而，尽管它是关键的害虫并对咖啡作物造成严重影响，但目前关于它的分子水平信息仍然很少。尽管已有报道指出可以通过生物技术和组学工具提高咖啡对这种害虫的抵抗力，但相关控制策略/计划仍不完善。
结论
本研究是首次揭示重要咖啡害虫蛋白质组特征的开创性工作。研究不仅识别出多种蛋白质，还展示了所采用方法的互补性，为CLM不同发育阶段的分析提供了更丰富的结果。此外，该研究还有助于识别未来开发可持续和有效控制策略所需的蛋白质。
布鲁娜·德奥利维拉·纳西门托（Bruna de Oliveira Nascimento）：撰写初稿、验证、方法设计、研究实施、数据分析、概念构建。阿布纳·雷里松·德梅德罗斯·帕尔亚雷斯（Abner Reurisson de Medeiros Palhares）：撰写初稿、数据分析。伊沃纳尔多·雷伊斯·桑托斯（Ivonaldo Reis Santos）：撰写初稿、研究实施、数据分析。波莉安娜·达诺布雷加·门德斯（Pollyana Da Nobrega Mendes）：数据分析、概念构建。达伊亚娜·冈萨加·里贝罗（Daiane Gonzaga Ribeiro）：软件应用、数据分析。罗伯托·托加瓦（Roberto Togawa）：软件应用、数据整理。
利益冲突声明
作者们没有任何需要声明的财务或个人利益冲突。
致谢
本研究的资金支持来自Café研究联盟–Embrapa Café、巴西高等教育人员培训协调委员会（CAPES）、巴西农业研究公司（Embrapa）、国家科学技术发展委员会（CNPq）以及联邦区研究资助基金会（FAPDF）。
