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農學院陳學新教授團隊在PLoS Pathogens發文揭示寄生蜂調控寄主營養代謝的新機制

編輯:傅煒琳 來源:農業與生物技術學院辦公網 時間:2021年03月02日 訪問次數:131  源地址

2021年3月1日,國際知名病原學期刊PLoS Pathogens在線發表了浙江大學農業與生物技術學院陳學新教授團隊的最新研究成果“Symbiotic bracovirus of a parasite manipulates host lipid metabolism via tachykinin signaling”,揭示了寄生蜂調控寄主營養代謝的新機制,為天敵昆蟲的高效繁育和害蟲控制新技術的研發提供了新的理論依據。 



寄生性昆蟲,特別是寄生蜂,是自然界農林害蟲種群數量有效控制的純天然作用因子,在害蟲可持續控制中有廣泛應用。寄生性昆蟲與捕食性昆蟲不同,通常不直接殺死獵物,而是通過調控寄主的生長發育、免疫和營養代謝,保證其后代能正常存活,最終殺死寄主。在與寄主長期的軍備競賽過程中,寄生蜂擁有了一些特殊的武器,比如毒液(venom)、多DNA病毒(polydnavirus,PDV)、畸形細胞(teratocyte)等寄生因子來調控害蟲的生理過程,以保證其后代在寄主體內或體上完成發育。PDV是一類寄生蜂特有的共生病毒,分繭蜂病毒Bracovirus和姬蜂病毒Ichovirus,其基因組嵌入到寄生蜂的基因組中。但到目前為止,關于寄生蜂如何利用寄生因子調控寄主營養代謝的機制尚不清楚。

基于對國際上重要蔬菜害蟲—小菜蛾Plutella xylostella及其天敵昆蟲—菜蛾盤絨繭蜂Cotesia vestalis的研究,發現菜蛾盤絨繭蜂寄生能夠引起寄主小菜蛾體內脂含量的顯著降低,并且是由寄主腸道中脂合成水平減弱引起的。研究還發現,小菜蛾中腸中內分泌細胞分泌的神經肽tachykinin(TK)對腸道脂合成及其體內整體脂含量起到了關鍵的負調控作用。菜蛾盤絨繭蜂寄生能夠引起寄主中腸內分泌細胞數目增多,促進TK的分泌增強,從而引起寄主體內脂含量的顯著降低。進一步研究發現,寄生因子盤絨繭蜂病毒Cotesia vestalis Bracovirus(CvBV)影響了TK在中腸的表達從而調控了寄主小菜蛾的脂代謝。隨后,對CvBV感染的寄主中腸細胞進行轉錄組分析,發現3個CvBV基因CvBV 9-2,CvBV 9-5CvBV 22-6在不同發育階段的寄主腸道中一直保持高水平表達,分別對這3個CvBV基因進行基因缺失和基因過表達等分析,明確了CvBV 9–2在菜蛾盤絨繭蜂寄生中起到了調控TK及寄主脂含量變化的作用。同時,研究團隊還發現,通過寄生改變的寄主體內脂含量,對保證寄生蜂后代的生長發育和其寄生能力有著十分重要的作用。至此,該研究首次發現了寄生蜂能夠通過一個菜蛾盤絨繭蜂病毒CvBV基因,CvBV 9–2,影響了寄主小菜蛾中腸內分泌細胞分泌TK的能力,從而有效調控寄主脂的合成及其整體脂含量,最終有利于后代的生長發育和寄生能力。如論文評委指出:“這項研究首次報道了寄生蜂PDV基因調控寄主營養代謝的分子機制,填補了這一領域的空白,具有十分重要的意義”。 


寄生蜂調控寄主脂代謝模式圖

近年來,陳學新教授團隊在寄生蜂控害機制領域里取得了一系列突破性的研究成果。此項寄生蜂調控寄主營養代謝的研究,亦是團隊繼調控寄主生長發育(Nature Communications, 2018)和寄主免疫(Nature Communications, 2021)等工作后,又一重要發現。浙江大學昆蟲科學研究所黃健華研究員為論文通訊作者,博士生王燕萍為論文第一作者。該項研究得到了國家自然科學基金重點項目(31630060)、優青項目(31622048)、面上項目(31772522、31672079)和國家重點研發計劃(2019YFD0300104和2017YFD0200400)等經費的支持。

論文鏈接:https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009365 

昆蟲科學研究所






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