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农学院陈学新教授团队在PLoS Pathogens发文揭示寄生蜂调控寄主营养代谢的新机制

编辑:傅炜琳 来源:农业与生物技术学院办公网 时间:2021年03月02日 访问次数:131  源地址

2021年3月1日,国际知名病原学期刊PLoS Pathogens在线发表了浙江大学农业与生物技术学院陈学新教授团队的最新研究成果“Symbiotic bracovirus of a parasite manipulates host lipid metabolism via tachykinin signaling”,揭示了寄生蜂调控寄主营养代谢的新机制,为天敌昆虫的高效繁育和害虫控制新技术的研发提供了新的理论依据。 



寄生性昆虫,特别是寄生蜂,是自然界农林害虫种群数量有效控制的纯天然作用因子,在害虫可持续控制中有广泛应用。寄生性昆虫与捕食性昆虫不同,通常不直接杀死猎物,而是通过调控寄主的生长发育、免疫和营养代谢,保证其后代能正常存活,最终杀死寄主。在与寄主长期的军备竞赛过程中,寄生蜂拥有了一些特殊的武器,比如毒液(venom)、多DNA病毒(polydnavirus,PDV)、畸形细胞(teratocyte)等寄生因子来调控害虫的生理过程,以保证其后代在寄主体内或体上完成发育。PDV是一类寄生蜂特有的共生病毒,分茧蜂病毒Bracovirus和姬蜂病毒Ichovirus,其基因组嵌入到寄生蜂的基因组中。但到目前为止,关于寄生蜂如何利用寄生因子调控寄主营养代谢的机制尚不清楚。

基于对国际上重要蔬菜害虫—小菜蛾Plutella xylostella及其天敌昆虫—菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis的研究,发现菜蛾盘绒茧蜂寄生能够引起寄主小菜蛾体内脂含量的显著降低,并且是由寄主肠道中脂合成水平减弱引起的。研究还发现,小菜蛾中肠中内分泌细胞分泌的神经肽tachykinin(TK)对肠道脂合成及其体内整体脂含量起到了关键的负调控作用。菜蛾盘绒茧蜂寄生能够引起寄主中肠内分泌细胞数目增多,促进TK的分泌增强,从而引起寄主体内脂含量的显著降低。进一步研究发现,寄生因子盘绒茧蜂病毒Cotesia vestalis Bracovirus(CvBV)影响了TK在中肠的表达从而调控了寄主小菜蛾的脂代谢。随后,对CvBV感染的寄主中肠细胞进行转录组分析,发现3个CvBV基因CvBV 9-2CvBV 9-5CvBV 22-6在不同发育阶段的寄主肠道中一直保持高水平表达,分别对这3个CvBV基因进行基因缺失和基因过表达等分析,明确了CvBV 9–2在菜蛾盘绒茧蜂寄生中起到了调控TK及寄主脂含量变化的作用。同时,研究团队还发现,通过寄生改变的寄主体内脂含量,对保证寄生蜂后代的生长发育和其寄生能力有着十分重要的作用。至此,该研究首次发现了寄生蜂能够通过一个菜蛾盘绒茧蜂病毒CvBV基因,CvBV 9–2,影响了寄主小菜蛾中肠内分泌细胞分泌TK的能力,从而有效调控寄主脂的合成及其整体脂含量,最终有利于后代的生长发育和寄生能力。如论文评委指出:“这项研究首次报道了寄生蜂PDV基因调控寄主营养代谢的分子机制,填补了这一领域的空白,具有十分重要的意义”。 


寄生蜂调控寄主脂代谢模式图

近年来,陈学新教授团队在寄生蜂控害机制领域里取得了一系列突破性的研究成果。此项寄生蜂调控寄主营养代谢的研究,亦是团队继调控寄主生长发育(Nature Communications, 2018)和寄主免疫(Nature Communications, 2021)等工作后,又一重要发现。浙江大学昆虫科学研究所黄健华研究员为论文通讯作者,博士生王燕萍为论文第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金重点项目(31630060)、优青项目(31622048)、面上项目(3177252231672079)和国家重点研发计划(2019YFD0300104和2017YFD0200400)等经费的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009365 

昆虫科学研究所






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