農(nóng)學(xué)院陳學(xué)新教授團(tuán)隊(duì)在PLoS Pathogens發(fā)文揭示寄生蜂調(diào)控寄主營(yíng)養(yǎng)代謝的新機(jī)制
2021年3月1日，國(guó)際知名病原學(xué)期刊PLoS Pathogens在線發(fā)表了浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院陳學(xué)新教授團(tuán)隊(duì)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(diào)控寄主營(yíng)養(yǎng)代謝的新機(jī)制，為天敵昆蟲的高效繁育和害蟲控制新技術(shù)的研發(fā)提供了新的理論依據(jù)。?
寄生性昆蟲，特別是寄生蜂，是自然界農(nóng)林害蟲種群數(shù)量有效控制的純天然作用因子，在害蟲可持續(xù)控制中有廣泛應(yīng)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(guò)調(diào)控寄主的生長(zhǎng)發(fā)育、免疫和營(yíng)養(yǎng)代謝，保證其后代能正常存活，最終殺死寄主。在與寄主長(zhǎng)期的軍備競(jìng)賽過(guò)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(xì)胞（teratocyte）等寄生因子來(lái)調(diào)控害蟲的生理過(guò)程，以保證其后代在寄主體內(nèi)或體上完成發(fā)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(guān)于寄生蜂如何利用寄生因子調(diào)控寄主營(yíng)養(yǎng)代謝的機(jī)制尚不清楚。
基于對(duì)國(guó)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(fā)現(xiàn)菜蛾盤絨繭蜂寄生能夠引起寄主小菜蛾體內(nèi)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(fā)現(xiàn)，小菜蛾中腸中內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的神經(jīng)肽tachykinin（TK）對(duì)腸道脂合成及其體內(nèi)整體脂含量起到了關(guān)鍵的負(fù)調(diào)控作用。菜蛾盤絨繭蜂寄生能夠引起寄主中腸內(nèi)分泌細(xì)胞數(shù)目增多，促進(jìn)TK的分泌增強(qiáng)，從而引起寄主體內(nèi)脂含量的顯著降低。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，寄生因子盤絨繭蜂病毒Cotesia vestalis Bracovirus（CvBV）影響了TK在中腸的表達(dá)從而調(diào)控了寄主小菜蛾的脂代謝。隨后，對(duì)CvBV感染的寄主中腸細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)3個(gè)CvBV基因CvBV 9-2，CvBV 9-5和CvBV 22-6在不同發(fā)育階段的寄主腸道中一直保持高水平表達(dá)，分別對(duì)這3個(gè)CvBV基因進(jìn)行基因缺失和基因過(guò)表達(dá)等分析，明確了CvBV 9–2在菜蛾盤絨繭蜂寄生中起到了調(diào)控TK及寄主脂含量變化的作用。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，通過(guò)寄生改變的寄主體內(nèi)脂含量，對(duì)保證寄生蜂后代的生長(zhǎng)發(fā)育和其寄生能力有著十分重要的作用。至此，該研究首次發(fā)現(xiàn)了寄生蜂能夠通過(guò)一個(gè)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(nèi)分泌細(xì)胞分泌TK的能力，從而有效調(diào)控寄主脂的合成及其整體脂含量，最終有利于后代的生長(zhǎng)發(fā)育和寄生能力。如論文評(píng)委指出：“這項(xiàng)研究首次報(bào)道了寄生蜂PDV基因調(diào)控寄主營(yíng)養(yǎng)代謝的分子機(jī)制，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的空白，具有十分重要的意義”。?
寄生蜂調(diào)控寄主脂代謝模式圖
近年來(lái)，陳學(xué)新教授團(tuán)隊(duì)在寄生蜂控害機(jī)制領(lǐng)域里取得了一系列突破性的研究成果。此項(xiàng)寄生蜂調(diào)控寄主營(yíng)養(yǎng)代謝的研究，亦是團(tuán)隊(duì)繼調(diào)控寄主生長(zhǎng)發(fā)育（Nature Communications, 2018）和寄主免疫（Nature Communications, 2021）等工作后，又一重要發(fā)現(xiàn)。浙江大學(xué)昆蟲科學(xué)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(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（31630060）、優(yōu)青項(xiàng)目（31622048）、面上項(xiàng)目（31772522、31672079）和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019YFD0300104和2017YFD0200400）等經(jīng)費(fèi)的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009365?
（昆蟲科學(xué)研究所）
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