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安徽农业大学在松材线虫病研究方面取得最新进展

来源:安徽农业大学2022-09-26 14:33

  近日,安徽农业大学林学与园林学院张龙娃教授团队在微生物学权威期刊《环境微生物组》(Environmental Microbiome)上发表最新研究成果《松墨天牛共生微生物通过抑制病原真菌生长帮助宿主抵御病原真菌侵染》(“Associated bacteria of a pine sawyer beetle confer resistance to entomopathogenic fungi via fungal growth inhibition”)。博士研究生邓竣丹为该论文第一作者,张龙娃教授为通讯作者;湖北大学徐乐天副教授作为共同通讯作者参与本项工作。

安徽农业大学在松材线虫病研究方面取得最新进展

  松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)引起的松材线虫病(Pine Wilt Disease)是全球森林生态系统中最具危险性、毁灭性的病害,具有极强的扩散性和破坏性。作为我国头号林业重大入侵有害生物,松材线虫给全国森林资源和生态环境造成了巨大破坏,造成的经济损失达数千亿元,严重制约我国林业的健康发展。松墨天牛(Monochamus alternatus Hope)是松材线虫的重要媒介昆虫。控制松墨天牛是控制松材线虫病最有效的方法之一。然而,化学农药等防治效果有限且易造成污染和抗药性,亟需开发更有效和环保的防治手段。目前,病原真菌是防治松墨天牛最具前景的生物防治手段之一。前期研究表明,共生微生物可帮助宿主昆虫抵御了病原真菌。但是松墨天牛共生微生物是否参与其与病原真菌的互作及其机制尚无报道。探究共生微生物介导的宿主与病原真菌互作,对进一步提高病原真菌防治潜力具有重要意义。

  本研究以松墨天牛-共生微生物-病原真菌为研究体系,首先评估了不同浓度病原真菌球孢白僵菌对有菌和无菌松墨天牛的侵染毒力,结果显示:共生微生物的存在显著降低了松墨天牛感染球孢白僵菌的比率(图1)。而后,对松墨天牛肠道与体表微生物群落分析发现,感染球孢白僵菌后,松墨天牛体表细菌及肠道细菌群迅速响应,菌群结构发生显著变化(图2);其中,假单胞菌和沙雷氏菌成为优势菌种,且体表增长最多。进一步对峙研究证实,上述两种细菌均具能显著抑制球孢白僵菌孢子萌发与生长(图3)。此外,通过高通量测序等手段,研究人员发现:在共生微生物存在时,天牛并不需要激活免疫以抵抗病原菌的侵染(图4),从而为天牛节省更多的资源用于自身生长代谢。

  本研究揭示了宿主体表微生物参与了松墨天牛与其病原真菌的互作模式和机制;研究结果丰富了宿主微生物与病原真菌的互作理论,也为松墨天牛及松材线虫病的生物防治提供了新思路与突破点;项目结果对于促进我国森林有害生物防治基础理论与应用技术研究均具有重要价值。本研究得到安徽省重点研究与开发计划(2022i01020010)等项目资助。(张龙娃)

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