細(xì)菌發(fā)現(xiàn)提供了控制作物害蟲的新方法
已經(jīng)在植物寄生蛔蟲中發(fā)現(xiàn)了昆蟲中常見(jiàn)的細(xì)菌,開辟了一種新的,環(huán)境友好的控制作物破壞性害蟲的方式的可能性。這種蠕蟲,Pratylenchus penetrans,是一種“病變線蟲” - 微觀動(dòng)物,它們像注射器一樣展開口腔,從植物的根部提取養(yǎng)分,在此過(guò)程中損害它們。這種特殊的線蟲使用超過(guò)150種作為寄主,包括薄荷,覆盆子,百合和馬鈴薯。
新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌是Wolbachia屬的一種菌株,是世界上最廣泛的內(nèi)共生菌之一 - 生活在其他生物體內(nèi)的生物。Wolbachia存在于全球大約60%的節(jié)肢動(dòng)物中,其中包括昆蟲,蜘蛛和甲殼類動(dòng)物,并且還生活在導(dǎo)致人類疾病的線蟲中。
俄勒岡州立大學(xué)綜合生物學(xué)系的博士后學(xué)者Amanda Brown是這項(xiàng)研究的主要作者,最近接受了德克薩斯理工大學(xué)的助理教授職位。調(diào)查結(jié)果發(fā)表在“ 科學(xué)報(bào)告 ”期刊上。
根據(jù)宿主物種的不同,沃爾巴克氏體可能是一個(gè)專性的共生體 - 細(xì)菌和宿主需要相互生存 - 或者是一種生殖寄生蟲,以對(duì)宿主有害的方式操縱宿主的生殖結(jié)果并使細(xì)菌受益。寄生性Wolbachia可導(dǎo)致宿主群體嚴(yán)重偏向女性。
在布朗及其同事研究的作物害蟲線蟲Pratylenchus penetrans的情況下,細(xì)菌 - 宿主關(guān)系似乎不是專性共生 - 許多非感染蠕蟲的例子已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),這意味著蠕蟲沒(méi)有'依靠Wolbachia生存。
但是,需要更多的研究來(lái)確定這種關(guān)系的確切性質(zhì),科學(xué)學(xué)院綜合生物系副教授Dee Denver說(shuō)。
無(wú)論這種關(guān)系如何,只需在Pratylenchus中發(fā)現(xiàn)Wolbachia,就可以開辟通過(guò)生物控制來(lái)管理蛔蟲種群的潛力,而不是美國(guó)環(huán)境保護(hù)局正在逐步淘汰的對(duì)環(huán)境有害的熏蒸劑,如甲基溴。
“我們可以利用已經(jīng)感染他們的東西來(lái)對(duì)付他們,”丹佛說(shuō)。
線蟲生物防治將涉及將受Wolbachia感染的蠕蟲釋放到其蠕蟲群體未被感染的農(nóng)田中。從那里,可能會(huì)出現(xiàn)兩種對(duì)作物有利的情況:
這種細(xì)菌可能會(huì)阻礙蠕蟲的繁殖能力;
它也可能迫使蠕蟲投入精力處理細(xì)菌,有效地分散它對(duì)作物造成的損害。
Wolbachia已被用作哥倫比亞和巴西的生物防治戰(zhàn)略,在那里為了控制寨卡病毒,登革熱和瘧疾病毒而釋放受感染的蚊子。蚊子是這些疾病的載體,但感染沃爾巴克氏體的蚊子將細(xì)菌傳給后代,后者失去傳播疾病的能力。沃爾巴克氏體也可以干擾蚊子的繁殖能力。
丹佛說(shuō):“我們可以看到所有這些,并從中學(xué)習(xí),以幫助我們決定如何部署策略以控制植物寄生線蟲的數(shù)量。” “線蟲的一大特點(diǎn)是負(fù)荷。很多作物都有一些,但一旦超過(guò)一定的閾值,田地就會(huì)下降,經(jīng)濟(jì)損失就會(huì)增加。”
除了有可能以環(huán)境安全的方式處理作物害蟲之外,該研究值得注意的是提供基因組證據(jù)表明線蟲而非節(jié)肢動(dòng)物是原始的Wolbachia宿主。OSU研究人員發(fā)現(xiàn)的菌株 - 被稱為wPpe--被證明是最早發(fā)散的Wolbachia,這意味著細(xì)菌適應(yīng)節(jié)肢動(dòng)物,然后進(jìn)化為重新線蟲。
“他們?cè)臼巧臣纳x還是好玩的共產(chǎn)主義者?” 迪說(shuō)。“這些超出了更好研究的Wolbachia的范圍,所以我們不知道,但我們有初步數(shù)據(jù),我們認(rèn)為它們是生殖寄生蟲。”
另一個(gè)懸而未決的問(wèn)題:Wolbachia在植物寄生線蟲中的普遍程度如何?
“有數(shù)千種線蟲物種感染植物,”丹佛說(shuō)。“ Wolbachia一直被認(rèn)為是一種節(jié)肢動(dòng)物,它是一種昆蟲。它對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一種偶然的發(fā)現(xiàn)。為了理解線蟲,我們對(duì)來(lái)自線蟲的基因組進(jìn)行了測(cè)序,并且映射到了Wolbachia。”
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