Microbiome | 浙江农林大学研究揭示土源细菌赋予昆虫更强的抗植物化学防御能力!

植物在共同进化的过程中，已经进化成各种物理和化学表型来抵抗昆虫的侵害。植物化学抗性机制涉及植物产生的有毒、抗营养和促进消化的化合物，这些化合物是为了应对食草昆虫的取食而部署的，或者是在很长一段时间内稳定积累的。这些化合物一般会抑制害虫的活动，影响害虫的生长，或扰乱它们的消化系统，最终在抗虫防御方面发挥重要作用。除了食草昆虫消化道中的消化酶和解毒酶的作用外，昆虫肠道微生物群落是植物化学防御性化合物解毒过程中重要的第三互动方，在评价昆虫对植物次生代谢物的抗性时必须考虑。昆虫内脏中的微生物可以促进宿主消化营养物质，并通过帮助昆虫宿主有效降解或避免宿主植物产生的有毒化学物质，促进植食性昆虫快速适应植物次生代谢产物。然而，探究宿主-微生物-植物系统的困难和方法能力的不足，限制了对可能在这种相互作用中具有功能作用的微生物类群的研究。

2022年6月25日，国际权威学术期刊Microbiome发表了浙江农林大学周旭东教授团队的最新相关研究成果，题为Soil-derived bacteria endow Camellia weevil with more ability to resist plant chemical defense的研究论文。

食草昆虫从不同的来源获得它们的肠道微生物群落，这些微生物在昆虫宿主对植物次生防御性化合物的耐受性中起着重要作用。山茶花象鼻虫（CW）是山茶花植物的一种专性种子寄生虫。以前的研究将CW的肠道微生物组与油茶种子中茶皂素（TS）的耐受性联系起来。然而，这些肠道微生物组的来源、参与TS耐受性的关键细菌以及这些细菌的降解功能仍未解决。

本研究表明，CW肠道微生物组受来自土壤的微生物组的影响要大于来自水果的微生物组。土壤中的不动杆菌属为核心细菌，而不动杆菌被认为是负责肠道中的皂苷降解。随后的实验使用荧光标记的培养物验证了分离出的Acinetobacter sp. AS23可以迁移到CW幼虫的肠道中，并最终赋予其宿主降解皂素的能力，从而使CW作为一种害虫在植物果实中生存，抵御更高浓度的防御性化学物质。

对肠道微生物来源的系统研究、对参与植物次生代谢物降解的类群的筛选以及对负责减轻CW毒性的细菌的探究提供了明确的证据，即肠道微生物可以介导食草昆虫对植物毒素的耐受。

图. 来自水果、土壤和象鼻虫肠道微生物组的样品收集信息和微生物组多样性和物种组成分析

图. 肠道细菌种群的来源追踪分析和可培养分离株16S rRNA 基因的系统发育树重建

图. 皂苷降解过程中土壤和肠道微生物群落变化的宏基因组分析

图. 基于宏基因组分析的茶皂素降解过程中不动杆菌的功能及验证

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