生物體內(nèi)普遍存在共生細(xì)菌。這些細(xì)菌與各類生物共生，并影響和調(diào)控它們的生命活動(dòng)和生存狀態(tài)。例如，人體內(nèi)的細(xì)菌細(xì)胞數(shù)量是人類本身細(xì)胞的10倍，絕大部分都是有益細(xì)菌，許多是我們身體不可或缺的“器官”，我們的消化、生長(zhǎng)到自我防衛(wèi)等基本生理活動(dòng)都只有在它們的參與下才能正常完成。昆蟲共生細(xì)菌的普遍作用近年來也開始受到重視。研究表明，共生細(xì)菌參與和調(diào)控各類昆蟲的營(yíng)養(yǎng)代謝、生殖、抵御不良環(huán)境、甚至形態(tài)變異（如擬態(tài)）等生命活動(dòng)。
煙粉虱及其所傳植物病毒是全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重大有害生物。煙粉虱共生細(xì)菌參與調(diào)控?zé)煼凼幕旧顒?dòng)，如獲取營(yíng)養(yǎng)、傳播病毒等。這些細(xì)菌通常被特化的寄主細(xì)胞-含菌細(xì)胞所包裹，通過雌蟲卵巢垂直傳播代代相傳，但長(zhǎng)期以來對(duì)其傳播機(jī)制不了解。浙江大學(xué)劉樹生教授課題組和美國(guó)康奈爾大學(xué)Angela Douglas教授課題組合作，通過整合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和電子顯微學(xué)等領(lǐng)域的方法和技術(shù)，首次發(fā)現(xiàn)了煙粉虱從若蟲發(fā)育到成蟲的過程中，含菌細(xì)胞發(fā)生了顯著的細(xì)胞和分子重塑。細(xì)胞之間的粘附減弱，細(xì)胞增殖加快，細(xì)胞變小至穩(wěn)定大小，并且細(xì)胞變得能自主移動(dòng)，這些變化促使含菌細(xì)胞攜帶胞內(nèi)的共生細(xì)菌一起進(jìn)入昆蟲的卵巢，實(shí)現(xiàn)了共生細(xì)菌的垂直傳播。含菌細(xì)胞的變化發(fā)展伴隨著細(xì)胞骨架的重組和細(xì)胞-細(xì)胞粘附、細(xì)胞增殖、細(xì)胞能動(dòng)性等相關(guān)基因表達(dá)的變化。這項(xiàng)研究首次從細(xì)胞和分子水平證明了含菌細(xì)胞能夠根據(jù)寄主的發(fā)育進(jìn)程，協(xié)調(diào)基因表達(dá)和細(xì)胞行為，從而介導(dǎo)內(nèi)共生細(xì)菌的垂直傳播。這些原創(chuàng)性成果將有效促進(jìn)煙粉虱與細(xì)菌共生關(guān)系的研究，并為探究通過干擾共生細(xì)菌的功能來控制煙粉虱的危害提供了新視角。
研究成果以亮點(diǎn)論文發(fā)表在《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊 生物科學(xué)》（Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences）上。昆蟲學(xué)科博士研究生單紅偉是該論文的共同第一作者，劉樹生教授是該論文的共同通訊作者。研究受到中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)際合作項(xiàng)目和美國(guó)比爾及梅林達(dá)·蓋茨基金會(huì)非洲煙粉虱項(xiàng)目資助。
（農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院）
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