共生微生物能夠加劇害蟲入侵。這些特定的微生物與入侵害蟲形成了緊密的互利共生關(guān)系，顯著地提高了其在入侵地的適應(yīng)性。在自然環(huán)境下，與入侵害蟲共生的微生物種類繁多、組成復(fù)雜，如何明確共生菌群的功能并且在復(fù)雜微生物群落下找出關(guān)鍵性的共生菌顯得尤為重要，然而這類研究還比較少見。
紅脂大小蠹是一種源自美國的重大林業(yè)外來入侵害蟲。自1999年在我國山西省發(fā)生后，又陸續(xù)在河北、河南、陜西等省暴發(fā)成災(zāi)，致死健康松樹1000余萬株。中國科學(xué)院動(dòng)物研究所孫江華研究組通過對紅脂大小蠹-共生微生物體系的系統(tǒng)研究，證明了紅脂大小蠹與其伴生真菌Leptographium procerum 是一共生入侵的復(fù)合體，并相繼提出了紅脂大小蠹及其伴生真菌的共生入侵假說（Lu et al. 2010）、伴生真菌獨(dú)特單倍型促進(jìn)蟲菌的“返入侵”假說（Lu et al. 2011），創(chuàng)建了紅脂大小蠹-伴生真菌-細(xì)菌-寄主油松跨四界互作模型（Cheng et al. 2016），揭示了調(diào)節(jié)紅脂大小蠹-伴生菌間共生關(guān)系的化學(xué)信號分子（Zhou et al. 2017）。近日研究組從微生物組學(xué)角度進(jìn)一步揭示了伴生細(xì)菌在維持紅脂大小蠹與其伴生真菌Leptographium procerum 這一共生入侵的復(fù)合體共生關(guān)系中的作用機(jī)制，文章近日在線發(fā)表于Microbiome。
紅脂大小蠹與其伴生真菌Leptographium procerum共生入侵到中國后，攜帶上了一種本土伴生真菌并因此激發(fā)寄主油松產(chǎn)生了一種化學(xué)防御物質(zhì)——柚皮素。研究組前期工作已在紅脂大小蠹生活的坑道環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了降解柚皮素的細(xì)菌和酵母（Cheng et al. 2016）；而在該論文中，研究人員首先證實(shí)了這種具有柚皮素降解功能的微生物菌群能夠顯著提升紅脂大小蠹在該防御物質(zhì)存在下的存活度，并利用宏基因組學(xué)方法，找出了共生菌群潛在的降解柚皮素的功能基因；接下來，通過微生物多樣性高通量測序手段并結(jié)合抗生素除菌，研究人員層層解析紅脂大小蠹共生微生物菌群，排除了酵母等真菌在群落水平下對柚皮素降解功能的調(diào)節(jié)能力，明確了一小類革蘭氏陰性細(xì)菌在坑道微生物菌群發(fā)揮柚皮素降解功能中的關(guān)鍵作用；并且，文章進(jìn)一步利用其中一株細(xì)菌Novosphingobium sp.，成功驗(yàn)證了其在保護(hù)紅脂大小蠹并克服油松柚皮素防御的重要作用。文章揭示了紅脂大小蠹與其共生微生物復(fù)雜關(guān)系背后的共生和互作規(guī)律，進(jìn)一步闡釋了紅脂大小蠹與其伴生真菌Leptographium procerum 這一共生入侵機(jī)制。
該工作得到了中科院前沿項(xiàng)目和中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)B類專項(xiàng)的支持。
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