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刘树生教授团队发现共生细菌调控昆虫生殖新机制

编辑:傅炜琳 来源:农业与生物技术学院中文网 时间:2019年11月22日 访问次数:1668  源地址

生殖是生命的基本特性之一,昆虫进化过程中形成多种多样的生殖方式,有些昆虫的生殖受到体内共生细菌的调控。常见的共生菌如WolbachiaCardinium等能够调控许多昆虫的生殖,目前已知共生菌调控的生殖方式有以下四种:诱导孤雌生殖,胞质不相容,雌性化和杀雄作用。

 烟粉虱是一类小型的昆虫,包含一些重要的入侵种,是全球农业生产的重大有害生物。烟粉虱体内有多种共生菌,通常共存于昆虫特化的细胞-含菌细胞内,通过雌虫卵巢完整无误地传给下一代,确保代代相传,其中原生共生菌Candidatus Portiera aleyrodidarum能供必需氨基酸保证昆虫的正常生长与发育。

 浙江大学农学院刘树生教授团队通过适度的高温和特定抗生素组合两种方法,分别选择性去除烟粉虱体内的一种次生共生菌Ca. Hamiltonella defensa后,烟粉虱所产后代的雌性比例都急剧下降,由正常的50-60%降至少于5%,且后代雌性比例的变化只与雌性亲本是否携带该共生菌相关而与雄性无关。烟粉虱是一种单双倍体昆虫,营产雄孤雌生殖,雌虫为双倍体,由受精卵发育而来,雄虫为单倍体,由未受精的卵发育而来。进一步研究表明,去除Ca. Hamiltonella defensa后,并不影响烟粉虱的交配,且交配后的精子能正常转移并储存于雌虫的受精囊内,但随后几乎所有的卵子却不能正常受精,发育出来的后代为雄性个体。该共生细菌这种调控寄主昆虫性比的途径和细胞机制,明显有别于之前已知的四种生殖调控方式。这一重要发现不仅在揭示烟粉虱与细菌共生关系方面向前迈进了坚实的一步,而且对探究内共生细菌与寄主生物的共生关系及其在后者生命活动的功能提供了新视角。

 以上研究成果于20191120日发表在《英国皇家学会会刊 生物科学》(Proceedings of the Royal Society B: Biological SciencesIF5y=5.386)上。昆虫学科博士后单红伟是该论文的第一作者,刘树生教授是该论文的通讯作者,我校刘银泉副教授、沈阳农业大学栾军波教授和美国康奈尔大学Angela E. Douglas教授参与指导该项研究。该研究受到中国国家自然科学基金面上项目(31772173)和美国国家科学基金(IOS-1354743)项目的资助。 

 论文原文链接:http://ydgpidz.997sj.com/10.1098/rspb.2019.1677


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