mile米乐m6(中国)官方网站v 由于肠道微生物，昆虫对疾病的抵抗力更强

米乐m6官方网站（以下简称“AIST”）生物过程研究部研究组组长菊池义智与法国国家科学研究中心（以下简称CNRS）合作，首次阐明了害虫通过肠道微生物的力量获得抗病能力的机制。

为了实现可持续农业，对环境影响较小的生物农药正在引起人们的关注。生物农药相比化学农药可以减少对人体有害的残留量，但为了提高害虫防治效果，需要针对害虫携带的病原微生物。免疫我们需要更详细地了解这一机制。这次，我们研究了大豆害虫椿象的免疫系统，发现肠道微生物的一部分突破胃肠道上皮细胞，与臭虫体内的吞噬细胞和免疫细胞相互作用，引起全身免疫反应。此外，研究发现，免疫系统被肠道微生物激活的臭虫即使在感染病原菌时也表现出很高的存活率。这样，迄今为止人们还不知道昆虫是通过其肠道微生物来对抗病原体的，这一研究结果为昆虫免疫研究提供了新的视角。生物农药杀虫效率的重要发现。

该技术的详细信息将于 2024 年 3 月 4 日（美国东部时间）发布。美利坚合众国国家科学院院刊（美国国家科学院院刊）。

近年来，人们一直担心化学农药对生物多样性的影响，不依赖化学农药的害虫防治技术对于实现可持续农业变得越来越重要。在这种情况下，利用害虫病原微生物作为化学农药的替代品，作为对环境影响较小的害虫防治方法的王牌而受到关注。

为了有效地利用病原微生物进行害虫防治，有必要更详细地了解害虫针对病原微生物的免疫机制。然而，关于害虫的免疫系统仍然存在许多未知数，并且对害虫如何对抗病原体（尤其是在农业环境中）知之甚少。

AIST旨在阐明害虫的新生理生态和与害虫共存的微生物的未知功能，并以损害大豆的农业害虫、臭虫及其肠道共生微生物为模型，阐明了其特性和共生机制（2015 年 9 月 1 日、2018 年 1 月 18 日、2021 年 3 月 2 日 AIST 新闻稿）。此外，我们发现农药降解菌与害虫共生，使得宿主害虫对农药产生抗药性（2012 年 4 月 24 日、2018 年 1 月 18 日、2021 年 11 月 10 日 AIST 新闻稿）。在这项研究中，我们阐明了肠道共生微生物在害虫对生物农药（病原微生物）的免疫反应中所发挥的作用。

这项研究和开发得到了日本学术振兴会科学研究补助金的支持。

昆虫等无脊椎动物仅发展出先天免疫，与脊椎动物所具有的后天免疫不同，它们无法获得和记忆病原体。这给人的印象是昆虫很容易受到病原体的感染，但实际上，昆虫对各种传染病具有抵抗力。缺乏免疫记忆的昆虫如何为病原体做好准备尚未得到广泛研究。

在饲养臭虫（大豆的重要害虫）时，我们发现，如果将臭虫饲养在靠近自然环境的土壤中，则感染疾病后的存活率会增加（图 1A）。一克土壤中生活着超过 100,000 种不同类型的微生物，我们研究了这些土壤微生物可能会增强椿象疾病的抵抗力，并发现这些土壤微生物被带入了椿象的肠道并在其上定殖。将定植于臭虫肠道内的微生物进行分离培养，并将这些微生物一一喂给臭虫后，致病菌（假单胞菌对该属昆虫病原菌进行调查，发现是土壤中的主要微生物之一伯克霍尔德杆菌（伯克霍尔德氏菌）细菌被喂食（图1B）。查看椿象免疫系统基因的表达水平，伯克霍尔德杆菌发现，当给予该属的细菌时，免疫系统基因的表达水平增加，这被认为使动物对病原体的感染具有更强的抵抗力。

然后，伯克霍尔德杆菌我们研究了该属细菌如何激活昆虫免疫系统的机制。结果表明，这些细菌定植于臭虫的肠道后，穿过肠上皮细胞并被吸收到体液中（图2A），并通过直接作用于吞噬细胞和免疫细胞来促进免疫系统基因的表达（图2B、C）。进入臭虫的体液伯克霍尔德杆菌还证实该属细菌已经失去增殖能力，对宿主没有负面影响。

这些实验结果表明，臭虫利用从土壤中摄取的细菌，而这些细菌是从肠道摄取的，以激活免疫系统并防止病原体感染。另外，伯克霍尔德杆菌除了细菌属之外，伯克霍尔德杆菌还发现，β-变形菌纲的一些土壤微生物，包括β-变形菌属，同样可以穿透肠上皮并激活椿象的免疫系统。尽管昆虫等无脊椎动物没有具有记忆功能的免疫系统（获得性免疫），但人们认为它们可以通过积极利用环境中的微生物来保护自己免受疾病的侵害。这一新发现的现象为昆虫免疫研究提供了新的视角，对于提高生物农药对害虫的杀灭效率和病原菌对有益昆虫的发病率具有重要的认识。

未来，我们将阐明导致肠道细菌侵入肠道的分子机制。我们将阐明肠道微生物抵抗病原菌的功能和机制，并推进有助于提高包括昆虫病原微生物在内的生物农药有效性的研究。

已出版的杂志：美利坚合众国国家科学院院刊
论文标题：摄入的土壤细菌破坏肠道上皮细胞并激发昆虫的系统免疫力
作者：Seonghan Jang (AIST)、Kota Ishigami (AIST)、Peter Mergaert (CNRS)、Yoshitomo Kikuchi (AIST)
DOI：https://doiorg/101073/pnas2315540121

免疫

保护身体免受病原微生物侵害的生物防御系统。免疫被称为先天免疫和获得性免疫。先天免疫是一种非特异性防御​​系统，涉及吞噬细胞（巨噬细胞）等细胞，可快速攻击并消灭受感染的微生物。对于病原体没有免疫记忆。另一方面，获得性免疫是一种学习和记忆病原体的免疫系统，能够快速产生抗体，并对过去感染过的病原微生物产生快速而强烈的反应。无脊椎动物，包括昆虫，仅具有天然免疫力。另一方面，在包括人类在内的脊椎动物中，先天免疫作为最初的防御反应，随后是伴随抗体的获得性免疫。[返回来源]

肠道微生物

肠道内的微生物。最近的研究表明，它们具有多种功能，不仅包括宿主的营养代谢，还与肥胖、癌症和抑郁症等精神疾病有关。昆虫肠道内生活着包括细菌在内的多种微生物，但它们的功能还有很多未知之处。[返回来源]

生物农药

用于防治农业害虫的昆虫病原微生物和捕食性昆虫的总称。例如，它使用对害虫、寄生黄蜂和捕食性昆虫致病的细菌和真菌，并且由于有望最大限度地减少有害残留，因此作为一种对环境影响较小的可持续农业方法而受到关注。[返回来源]