2023-08-24 09:37:17
視覺(jué)中國(guó)供圖
8月20日，記者從中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校植物保護(hù)學(xué)院周欣教授團(tuán)隊(duì)首次揭示了蜜蜂的免疫系統(tǒng)可以在更精細(xì)的層面識(shí)別近緣的異源菌株，并僅針對(duì)異源菌株調(diào)用免疫反應(yīng)，以維持蜂宿主與原生腸道共生菌之間的緊密共生關(guān)系。相關(guān)研究成果近日在線(xiàn)發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》上。
大部分動(dòng)物都有腸道共生菌，且腸道共生菌普遍存在宿主特異性。解析這種緊密共生關(guān)系的形成機(jī)制，是理解動(dòng)物共生腸道微生態(tài)系統(tǒng)建成和維持的關(guān)鍵。真社會(huì)性蜂類(lèi)（包括蜜蜂、熊蜂和無(wú)刺蜂）的成蟲(chóng)都有相對(duì)簡(jiǎn)單但組成穩(wěn)定的核心腸道菌群，并通過(guò)社會(huì)性接觸傳遞給新羽化的工蜂。
已有研究認(rèn)為，在蜂宿主和腸道菌共同多樣化演化的過(guò)程中，現(xiàn)生腸道菌的共同祖先已經(jīng)與宿主的共同祖先形成了共生關(guān)系，并隨著宿主的分化而形成了具有宿主特異性的菌株。因此，該系統(tǒng)提供了一個(gè)絕佳的研究模型，以闡明宿主—腸道菌的互作關(guān)系在菌的宿主特異性演化過(guò)程中是否發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
論文通訊作者周欣表示，研究利用來(lái)自西方蜜蜂（以下簡(jiǎn)稱(chēng)西蜂）和熊蜂腸道的核心菌株Gilliamella菌株，首先通過(guò)交叉定植實(shí)驗(yàn)確定了Gilliamella菌株存在宿主特異性。隨后通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析及免疫基因的表達(dá)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異源的熊蜂Gilliamella菌株能夠激發(fā)西蜂產(chǎn)生更強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。使用RNA干擾技術(shù)（RNAi）抑制西蜂IMD和Toll免疫通路基因的關(guān)鍵基因Relish和dorsal-1，顯著提高了熊蜂Gilliamella菌株在西蜂腸道中的定植量。
“進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在熊蜂Gilliamella菌株定植西蜂的過(guò)程中，Relish和dorsal-1通過(guò)促進(jìn)Duox基因表達(dá)進(jìn)而增加腸道內(nèi)活性氧（ROS）水平，從而抑制異源菌株的增殖，而這一過(guò)程并無(wú)抗菌肽的參與。在昆蟲(chóng)腸道免疫反應(yīng)中，Duox-ROS途徑通常是宿主應(yīng)對(duì)病原微生物感染的第一道防線(xiàn)。本研究發(fā)現(xiàn)蜜蜂正是利用了這一免疫途徑，精準(zhǔn)限制了異源菌株在腸道內(nèi)的增殖。”周欣說(shuō)。
論文第一作者、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院博士研究生郭麗珍介紹，研究結(jié)果從演化的角度，首次闡明了昆蟲(chóng)的先天免疫系統(tǒng)在腸道菌的宿主特異性形成和維持過(guò)程中的作用機(jī)制，為宿主—共生微生物互作的基本范式提供了全新的證據(jù)。
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