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国家重点实验室森林健康研究团队初步解析茶籽象肠道菌降解抗虫化合物茶皂素的分子机制
【发布日期: 2022-11-24】 【来源:国家重点实验室 】 【作者:森林健康研究团队】 【编辑:郝璞玉】 【点击量:

近日,国家重点实验室周旭东教授团队以“Specific EnrichedAcinetobacterinCamelliaWeevil Gut Facilitate the Degradation of Tea Saponin: Inferred from Bacterial Genomic and Transcriptomic Analyses”为题在国际知名学术杂志Microbiology Spectrum(IF2021= 9.043)发表最新研究成果,从多组学角度和分子水平初步揭示了不动杆菌AS23帮助茶籽象降解植物有毒PSM茶皂素的作用,为深入理解植物-昆虫-微生物相互作用机制提供了进一步的依据。

团队围绕前期研究油茶不同抗性无性系与其次生代谢物茶皂素的关系,及分离到的可协助茶籽象耐受植物化学抗性的不动杆菌(Zhanget al., 2022,林业科学,Microbiology SpectrumMicrobiome),结合微生物组学、比较基因组学和原核转录组学,从不同角度论证明确了该菌株参与协助宿主昆虫适应茶皂素毒性作用,初步揭示了不动杆菌AS23菌株降解茶皂素的分子机制。植食性昆虫和植物在长期共同进化中已经形成一种互作关系:植物进化出了一系列的以次生代谢物(PSM)为代表的抗性化合物,而昆虫面对这种压力则演化出多种多样的适应机制。除昆虫体内的解毒酶外,肠道细菌在昆虫与植物相互作用中,也发挥着重要解毒作用,已经成为昆虫与寄主植物相互作用研究的热点和重点。由于细菌的快速繁衍特性,肠道细菌会快速因应食物中的有毒化合物进行结构调整,微生物群体中关键核心解毒菌将在新的微生物系统中占据关键地位。

本研究选取为害油茶的专食性昆虫茶籽象(Curculio chinensis)和其肠道分离的不动杆菌(Acinetobactersp. AS23)开展了一系列研究。研究发现三萜类皂苷化合物茶皂素是油茶的主要抗虫物质,且不动杆菌属与茶皂素含量明显相关。分离培养得到的AS23属于不动杆菌的Acb分支,基因组与耐药不动杆菌鲍曼(Acinetobacter baumannii)有良好的共线性,并注释到59个耐药性相关基因和47个与萜类降解有关的基因。多抗生素耐药性研究发现,除新霉素和庆大霉素,AS23对多种抗生素均具有耐药性。使用AS23敏感的抗生素庆大霉素构建转GFP荧光蛋白菌株,后续回接验证发现饲料中添加AS23菌株可以显著提高茶籽象的存活率。不同时段茶皂素降解的单菌原核转录组结果及qPCR验证分析,认为Ko00984(Steroid degradation)通路的3个关键基因可能参与了茶皂素降解。通过对Ko00984通路相关化合物对茶籽象幼虫的毒性研究,进一步证实类甾体降解通路可能是AS23菌株降解茶皂素的关键途径。

林生院2020级博士研究生李子坤为论文第一作者,林海萍教授和张守科博士为共同通讯作者。本研究得到国家自然科学基金(32201561)及省部共建亚热带森林培育国家重点实验室自主研究课题(ZY20210201)资助。

原文链接:https://journals.asm.org/doi/10.1128/spectrum.02272-22

(国家重点实验室)

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