我所天敌昆虫保护与利用创新团队捕食螨研究组张博副研究员近日在《美国科学院院刊(PNAS)》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）发表研究性论文“Obligate bacterial endosymbionts limit thermal tolerance of insect host species”，旨在揭示共生菌对昆虫宿主耐热性的制约机制，为研究昆虫耐热性、环境适应及物种分布提供新思路。
昆虫适应环境温度的能力显著影响其生态及地理分布，由于许多昆虫与热敏感共生细菌关系密切，因此共生细菌的耐热性可能是构成宿主昆虫耐热性的基础。本研究选择不同耐性能力的六种宿主蚜虫及其初级共生细菌布赫纳氏菌( Buchnera aphidicola )为研究对象，探讨与宿主协同进化超过一亿年的共生菌是否限制了蚜虫的耐热表现。研究发现：热敏感型蚜虫受热后，共生布赫纳氏菌效价迅速下降，而耐热蚜虫的布赫纳氏菌效价不受影响或反应延迟。荧光原位杂交结果直观比较了热敏感蚜虫体内共生菌胞的变形和收缩，而耐热品系则没有这种现象。此外，敏感和耐热的蚜虫在热激蛋白基因的数量和转录反应方面也存在显著差异。除蚜虫本身热激蛋白家族同源基因数量不同外，共生菌的重要差别在于小分子热激蛋白20（ibpA）的表达差异。中等耐热表现的蚕豆蚜共生菌缺乏ibpA基因；极不耐热的豌豆蚜突变品系AusC由于该基因启动子突变导致ibpA表达量极低，从而大幅降低共生菌耐热能力；豌豆蚜的耐热品系5AYC在蚜虫表达水平上与突变型一致，差异仅存在于共生菌ibpA的表达量上，从而在种间和种内两个水平上证明共生菌热敏感性与宿主耐热性的关系。本研究的重要意义在于，即使蚜虫宿主本身有调节和适应环境温度的能力，但内共生菌耐热能力是决定宿主耐热性或物种分布的根本基础。此项研究对于全面认识害虫耐逆机制、开发创新性害虫防控对策有重要的科学理论意义。
中国农业科学院植保所为本论文的第一完成单位，张博为第一作者，该研究得到国家留学基金委和中国农科院创新工程项目资助。
原文链接：https://www.pnas.org/content/pnas/early/2019/11/12/1915307116.full.pdf