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劉樹生教授團隊發現共生細菌調控昆蟲生殖新機制

編輯:傅煒琳 來源:農業與生物技術學院中文網 時間:2019年11月22日 訪問次數:10  源地址

生殖是生命的基本特性之一,昆蟲進化過程中形成多種多樣的生殖方式,有些昆蟲的生殖受到體內共生細菌的調控。常見的共生菌如WolbachiaCardinium等能夠調控許多昆蟲的生殖,目前已知共生菌調控的生殖方式有以下四種:誘導孤雌生殖,胞質不相容,雌性化和殺雄作用。

 煙粉虱是一類小型的昆蟲,包含一些重要的入侵種,是全球農業生產的重大有害生物。煙粉虱體內有多種共生菌,通常共存于昆蟲特化的細胞-含菌細胞內,通過雌蟲卵巢完整無誤地傳給下一代,確保代代相傳,其中原生共生菌Candidatus Portiera aleyrodidarum能供必需氨基酸保證昆蟲的正常生長與發育。

 浙江大學農學院劉樹生教授團隊通過適度的高溫和特定抗生素組合兩種方法,分別選擇性去除煙粉虱體內的一種次生共生菌Ca. Hamiltonella defensa后,煙粉虱所產后代的雌性比例都急劇下降,由正常的50-60%降至少于5%,且后代雌性比例的變化只與雌性親本是否攜帶該共生菌相關而與雄性無關。煙粉虱是一種單雙倍體昆蟲,營產雄孤雌生殖,雌蟲為雙倍體,由受精卵發育而來,雄蟲為單倍體,由未受精的卵發育而來。進一步研究表明,去除Ca. Hamiltonella defensa后,并不影響煙粉虱的交配,且交配后的精子能正常轉移并儲存于雌蟲的受精囊內,但隨后幾乎所有的卵子卻不能正常受精,發育出來的后代為雄性個體。該共生細菌這種調控寄主昆蟲性比的途徑和細胞機制,明顯有別于之前已知的四種生殖調控方式。這一重要發現不僅在揭示煙粉虱與細菌共生關系方面向前邁進了堅實的一步,而且對探究內共生細菌與寄主生物的共生關系及其在后者生命活動的功能提供了新視角。

 以上研究成果于20191120日發表在《英國皇家學會會刊 生物科學》(Proceedings of the Royal Society B: Biological SciencesIF5y=5.386)上。昆蟲學科博士后單紅偉是該論文的第一作者,劉樹生教授是該論文的通訊作者,我校劉銀泉副教授、沈陽農業大學欒軍波教授和美國康奈爾大學Angela E. Douglas教授參與指導該項研究。該研究受到中國國家自然科學基金面上項目(31772173)和美國國家科學基金(IOS-1354743)項目的資助。 

 論文原文鏈接:http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2019.1677


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