孙江华研究组在红脂大小蠹入侵机制研究又取得新进展

  共生微生物能够加剧害虫入侵。这些特定的微生物与入侵害虫形成了紧密的互利共生关系,显著地提高了其在入侵地的适应性。在自然环境下,与入侵害虫共生的微生物种类繁多、组成复杂,如何明确共生菌群的功能并且在复杂微生物群落下找出关键性的共生菌显得尤为重要,然而这类研究还比较少见。 

  红脂大小蠹是一种源自美国的重大林业外来入侵害虫。自1999年在我国山西省发生后,又陆续在河北、河南、陕西等省暴发成灾,致死健康松树1000余万株。动物研究所孙江华研究组通过对红脂大小-共生微生物体系的系统研究,证明了红脂大小蠹与其伴生真菌Leptographium procerum  是一共生入侵的复合体,并相继提出了红脂大小蠹及其伴生真菌的共生入侵假说(Lu et al. 2010)、伴生真菌独特单倍型促进虫菌的返入侵假说(Lu et al. 2011),创建了红脂大小蠹-伴生真菌-细菌-寄主油松跨四界互作模型(Cheng et al. 2016),揭示了调节红脂大小蠹-伴生菌间共生关系的化学信号分子(Zhou et al. 2017)。近日研究组从微生物组学角度进一步揭示了伴生细菌在维持红脂大小蠹与其伴生真菌Leptographium procerum  这一共生入侵的复合体共生关系中的作用机制,文章近日在线发表于Microbiome 

  红脂大小蠹与其伴生真菌Leptographium procerum共生入侵到中国后,携带上了一种本土伴生真菌并因此激发寄主油松产生了一种化学防御物质——柚皮素。研究组前期工作已在红脂大小蠹生活的坑道环境中发现了降解柚皮素的细菌和酵母(Cheng et al. 2016);而在本论文中,研究人员首先证实了这种具有柚皮素降解功能的微生物菌群能够显著提升红脂大小蠹在该防御物质存在下的存活度,并利用宏基因组学方法,找出了共生菌群潜在的降解柚皮素的功能基因;接下来,通过微生物多样性高通量测序手段并结合抗生素除菌,研究人员层层解析红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对柚皮素降解功能的调节能力,明确了一小类革兰氏阴性细菌在坑道微生物菌群发挥柚皮素降解功能中的关键作用;并且,文章进一步利用其中一株细菌Novosphingobium sp.,成功验证了其在保护红脂大小蠹并克服油松柚皮素防御的重要作用。文章揭示了红脂大小蠹与其共生微生物复杂关系背后的共生和互作规律,进一步阐释了红脂大小蠹与其伴生真菌Leptographium procerum  这一共生入侵机制 

  该工作得到了中科院前沿项目和中科院战略先导B类专项的支持。论文信息:Chihang Cheng, Jacob D Wickham, Li Chen, Dandan Xu, Min Lu, Jianghua Sun 2018. Bacterial microbiota protect an invasive bark beetle from a pine defensive compound. Microbiome doi: 10.1186/s40168-018-0518-0. 

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