水平基因转移是Science杂志公布的125个科学前沿问题。水平基因转移事件在昆虫-微生物共生系统中普遍发生，但功能尚不清楚。烟粉虱（Bemisiatabaci）是一类世界性重大入侵害虫，对蔬菜等农作物造成了严重的危害。烟粉虱取食缺乏必需氨基酸和B组维生素的植物韧皮部。前期研究发现烟粉虱含菌细胞表达多个细菌源水平转移基因（HTGs），提示了这些HTGs可能发挥重要的代谢功能。
在导师的指导下，任飞荣和孙想通过整合多学科技术方法系统研究了烟粉虱HTGs在合成生物素方面的作用。发现3个HTGs编码的蛋白高表达于烟粉虱的含菌细胞中。将大肠杆菌生物素合成基因替换为烟粉虱HTGs后，能够恢复大肠杆菌生物素合成基因敲除菌株的活力。沉默烟粉虱HTGs降低了生物素含量，提高了烟粉虱死亡率，抑制了烟粉虱的产卵量。更有意思的是，这些合成生物素的烟粉虱HTGs存在于世界不同地区多个种的粉虱种群，具有共同的进化起源。该研究证明了细菌源水平转移基因可为烟粉虱合成生长发育必需的生物素，同时也为烟粉虱的精准防控提供了靶标。
该研究得到了国家级人才支持计划项目、国家自然科学基金面上项目、辽宁省“兴辽英才计划”创新领军人才（攀登****）项目和校高层次人才引进启动基金等项目的资助。（植物保护学院李沫）
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41396-020-0704-5
