共生微生物能夠加劇害蟲(chóng)入侵。這些特定的微生物與入侵害蟲(chóng)形成了緊密的互利共生關(guān)系，顯著(zhù)地提高了其在入侵地的適應性。在自然環(huán)境下，與入侵害蟲(chóng)共生的微生物種類(lèi)繁多、組成復雜，如何明確共生菌群的功能并且在復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(lèi)研究還比較少見(jiàn)。
紅脂大小蠹是一種源自美國的重大林業(yè)外來(lái)入侵害蟲(chóng)。自1999年在我國山西省發(fā)生后，又陸續在河北、河南、陜西等省暴發(fā)成災，致死健康松樹(shù)1000余萬(wàn)株。中國科學(xué)院動(dòng)物研究所孫江華研究組通過(guò)對紅脂大小蠹-共生微生物體系的系統研究，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(shuō)（Lu et al. 2010）、伴生真菌獨特單倍型促進(jìn)蟲(chóng)菌的“返入侵”假說(shuō)（Lu et al. 2011），創(chuàng )建了紅脂大小蠹-伴生真菌-細菌-寄主油松跨四界互作模型（Cheng et al. 2016），揭示了調節紅脂大小蠹-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 這一共生入侵的復合體共生關(guān)系中的作用機制，文章近日在線(xiàn)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)現了降解柚皮素的細菌和酵母（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(zhù)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(lái)，通過(guò)微生物多樣性高通量測序手段并結合抗生素除菌，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節能力，明確了一小類(lèi)革蘭氏陰性細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菌Novosphingobium sp.，成功驗證了其在保護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雜關(guān)系背后的共生和互作規律，進(jìn)一步闡釋了紅脂大小蠹與其伴生真菌Leptographium procerum 這一共生入侵機制。
該工作得到了中科院前沿項目和中科院戰略先導B類(lèi)專(zhuān)項的支持。
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