PNAS | 美国罗切斯特大学研究揭示植物病原菌同源谱系细菌的专性共生特征！

细胞内细菌的亲密共生体已经改变了真核生物的生活，从提供有氧呼吸和光合作用到使其在无法接近的生态位定殖，例如以木质部和韧皮部甚至是深海热液喷口中生存，线粒体和叶绿体就是典型的例子。获得专性共生体最常见的方法之一是通过共生体置换。由于基因转移影响了生活方式，垂直传播的专性共生体伴随着有害突变的累积，导致基因组降解和减少（Science | 封面文章！内生真菌基因的水平转移打开小麦抗赤霉病的大门！Science Advances | 宾夕法尼亚大学研究揭示植物维管病原菌致病方式转换的“开关”；The ISME Journal | 揭示防御假单胞菌定殖植物根部和入侵昆虫的转录组可塑性！）。一种常见的模式是将它们替换为其他破坏程度较小的共生体，然后再更新基因组降解的周期。在专性共生研究中最难解决的问题之一是专性共生如何进化，专性共生来自何处？这特别具有挑战性，因为已研究的大多数专性共生体都是古老的，因此很难识别早期或中期共生体。

2020年12月，权威期刊PNAS发表了美国罗切斯特大学VincentG. Martinson团队的研究论文，题为Multiple origins of obligate nematode and insect symbionts by a clade of bacteria closely related to plant pathogens。

研究专性共生的主要挑战是了解它们是如何产生的。本研究报道了在果蝇线虫寄生虫Howardula aoronymphium中发现了新的专性共生。结果发现，H. aoronymphium及其姊妹物种具有母系遗传的细胞内细菌共生体。本研究未在无线虫的苍蝇中找到这种共生体，并且几乎所有野外和实验室中的线虫都有这种细菌共生体。Howardula共生细菌是无脊椎动物宿主相关微生物的广泛单系成员，它独立地产生了至少四种专性共生体，一种在线虫中，三种在昆虫中，并且是植物病原菌的姐妹谱系。对这一组的比较基因组分析显示了共生早期阶段的基因组侵蚀特征，其中Howardula共生细菌的基因组包含上千种假基因，占其基因组的三分之一。

图1. 共生细菌在线虫中无处不在

图2. 抗生素处理减少或消除了H. aoronymphium的寄生成功率

图3. 203个单拷贝直系同源基因的保守集的细菌系统进化树

图4. 共生细菌基因组与其最亲缘的P. carotovorum对比

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