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更新(月/日/年):04/02/2004

兼性共生体控制的宿主植物特化

- 微生物新生物学功能的发现 -

要点

  • 我们发现草食性昆虫豌豆蚜的植物特化基本上是由昆虫体内的共生细菌决定的。
  • 这项研究首次证明,植物特化是一种重要的生态性状,可以由内共生微生物决定。
  • 这一发现对生物学许多领域的基础和应用方面具有潜在影响,例如微生物学、昆虫学、生态学、农业和害虫管理。


剧情简介

米乐m6官方网站 (AIST) 生物资源与功能研究所 (BRF) 发现,草食性昆虫豌豆蚜的植物特化是由昆虫体内的共生细菌决定的。

在日本,豌豆蚜 (豌豆蚜;图1左)主要以野豌豆为食(蚕豆;图1中)和白三叶草(白三叶草;图 1,右),并且能够在两者上重现。日本自然种群中的豌豆蚜表现出一种被称为兼性 γ-变形菌的内共生菌感染的特征性地理分布。paphidU-类型symbiont(暂停;图 2,红色)。内共生体在野豌豆植物稀有的北方地区更为常见。在日本中部三个同时种植野豌豆和白三叶草的地点,白三叶草的 PAUS 发生率始终高于野豌豆。

通过使用新开发的选择性消除技术,我们产生了遗传相同的蚜虫菌株,仅在 PAUS 感染方面有所不同。与仅在白三叶草上感染的菌株相比,PAUS 消除的菌株失去了近 50% 的繁殖力。值得注意的是,通过显微注射重新引入 PAUS 导致白三叶草上受体蚜虫的繁殖力几乎完全恢复。这些结果表明 PAUS 感染提高了宿主蚜虫的适应性,特别是在白三叶草上。

迄今为止,昆虫的宏观生物学特征,如植物特化,不用说,已经被视为昆虫本身的特征。然而,这一发现提供了一个新的观点,即内共生微生物群落有时可能会极大地影响我们在没有注意到看不见的力量的情况下观察到的生物现象。因此,这一发现对微生物学、昆虫学、生态学、农业和害虫管理等生物学许多领域的基础和应用方面具有潜在影响。

这项研究发表于科学2004 年 3 月 26 日*。

剧情简介照片

* Tsuchida T、Koga R 和 Fukatsu T (2004) 兼性共生体控制的宿主植物特化。科学303: 1989.

相关论文如下。

Tsuchida T、Koga R、Meng X Y、Matsumoto T、Fukatsu T (2004) 豌豆蚜兼性内共生细菌的表征Acyrthosiphonpisum. 微生物生态。 47:正在新闻中。

Koga R、Tsuchida T、Fukatsu T (2003) 专性共生中合作伙伴的变化:兼性内共生体可以补偿必需内共生体的损失布赫内拉在蚜虫中。过程。 R苏克。伦敦。 B 270: 2543-2550.

Tsuchida T、Koga R、Shibao H、Matsumoto T、Fukatsu T (2002) 豌豆蚜自然种群中次生共生细菌的多样性和地理分布Acyrthosiphonpisum。摩尔。生态。 11:2123-2135。


图 1
图 1 豌豆蚜(左)和寄主植物野豌豆(中)和白三叶草(右)。
图2
图2。豌豆蚜的内共生系统。红色,小而扁平的鞘细胞中的兼性共生体 PAUS;绿色,大型真菌细胞中必需的共生体 Buchnera;蓝色,蚜虫细胞的细胞核。条形显示 50μm。






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