共生菌Wolbachia协助褐飞虱抵御杀虫剂胁迫

来源：昆虫科学

昆虫细菌共生体与其宿主的各种生命活动密切相关，在共同进化过程中，与宿主形成了相互依存的共生关系——细菌共生体群落通过结构变化达到稳态，进而赋予宿主在应对天敌，抵御致病微生物，适应温度变化等环境压力时的“韧性”。

褐飞虱Nilaparvata lugens是目前水稻生产上最为严重的害虫之一，在其长期进化过程中，共生菌与褐飞虱已发展成为互惠互利、相互依存的关系。喷施化学杀虫剂是当前防治褐飞虱的主要措施，而大量杀虫剂的使用加速了褐飞虱抗药性进化，此过程必然涉及褐飞虱共生菌的响应。但褐飞虱共生菌是如何响应杀虫剂的胁迫协同宿主解毒代谢仍是未解之谜。

基于此，使用吡虫啉暴露褐飞虱，通过观察药剂压力下褐飞虱共生菌和解毒酶基因的变化，以揭示共生菌在调控宿主对杀虫剂解毒代谢上的作用机制。研究发现，亚致死浓度吡虫啉对褐飞虱进行胁迫处理可显著提高褐飞虱中Wolbachia的载量。同时，吡虫啉暴露可显著刺激NlCYP4CE1的表达。此外，四环素介导清除褐飞虱共生菌Wolbachia后，NlCYP4CE1的激活效果明显减弱。表明共生菌Wolbachia可增强褐飞虱NlCYP4CE1的表达，进而促进了褐飞虱对吡虫啉的解毒代谢。

图1 吡虫啉胁迫下Wolbachia增强NlCYP4CE1的表达

本研究揭示了共生菌通过调控害虫解毒酶基因协助宿主实现对杀虫剂的代谢，为害虫抗药性研究提供了新的视角。深入了解昆虫共生体对杀虫剂胁迫的反应有助于建立杀虫剂抗性共同进化的模型，推动害虫抗药性高效管理策略的制定。

原文信息:

Cai, T. W., Zhang, Y. H., Liu, Y., Deng, X. Q., He, S., Li, J. H. and Wan, H. (2021) Wolbachia enhances expression of NlCYP4CE1 in Nilaparvata lugens in response to imidacloprid stress. Insect Science, 28(2), 355–362.

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