细菌发现提供了控制作物害虫的新方法

已经在植物寄生蛔虫中发现了昆虫中常见的细菌，开辟了一种新的，环境友好的控制作物破坏性害虫的方式的可能性。这种蠕虫，Pratylenchus penetrans，是一种“病变线虫” - 微观动物，它们像注射器一样展开口腔，从植物的根部提取养分，在此过程中损害它们。这种特殊的线虫使用超过150种作为寄主，包括薄荷，覆盆子，百合和马铃薯。

新发现的细菌是Wolbachia属的一种菌株，是世界上最广泛的内共生菌之一 - 生活在其他生物体内的生物。Wolbachia存在于全球大约60%的节肢动物中，其中包括昆虫，蜘蛛和甲壳类动物，并且还生活在导致人类疾病的线虫中。

俄勒冈州立大学综合生物学系的博士后学者Amanda Brown是这项研究的主要作者，最近接受了德克萨斯理工大学的助理教授职位。调查结果发表在“ 科学报告 ”期刊上。

根据宿主物种的不同，沃尔巴克氏体可能是一个专性的共生体 - 细菌和宿主需要相互生存 - 或者是一种生殖寄生虫，以对宿主有害的方式操纵宿主的生殖结果并使细菌受益。寄生性Wolbachia可导致宿主群体严重偏向女性。

在布朗及其同事研究的作物害虫线虫Pratylenchus penetrans的情况下，细菌 - 宿主关系似乎不是专性共生 - 许多非感染蠕虫的例子已经被发现，这意味着蠕虫没有'依靠Wolbachia生存。

但是，需要更多的研究来确定这种关系的确切性质，科学学院综合生物系副教授Dee Denver说。

无论这种关系如何，只需在Pratylenchus中发现Wolbachia，就可以开辟通过生物控制来管理蛔虫种群的潜力，而不是美国环境保护局正在逐步淘汰的对环境有害的熏蒸剂，如甲基溴。

“我们可以利用已经感染他们的东西来对付他们，”丹佛说。

线虫生物防治将涉及将受Wolbachia感染的蠕虫释放到其蠕虫群体未被感染的农田中。从那里，可能会出现两种对作物有利的情况：

这种细菌可能会阻碍蠕虫的繁殖能力;

它也可能迫使蠕虫投入精力处理细菌，有效地分散它对作物造成的损害。

Wolbachia已被用作哥伦比亚和巴西的生物防治战略，在那里为了控制寨卡病毒，登革热和疟疾病毒而释放受感染的蚊子。蚊子是这些疾病的载体，但感染沃尔巴克氏体的蚊子将细菌传给后代，后者失去传播疾病的能力。沃尔巴克氏体也可以干扰蚊子的繁殖能力。

丹佛说：“我们可以看到所有这些，并从中学习，以帮助我们决定如何部署策略以控制植物寄生线虫的数量。” “线虫的一大特点是负荷。很多作物都有一些，但一旦超过一定的阈值，田地就会下降，经济损失就会增加。”

除了有可能以环境安全的方式处理作物害虫之外，该研究值得注意的是提供基因组证据表明线虫而非节肢动物是原始的Wolbachia宿主。OSU研究人员发现的菌株 - 被称为wPpe--被证明是最早发散的Wolbachia，这意味着细菌适应节肢动物，然后进化为重新线虫。

“他们原本是生殖寄生虫还是好玩的共产主义者?” 迪说。“这些超出了更好研究的Wolbachia的范围，所以我们不知道，但我们有初步数据，我们认为它们是生殖寄生虫。”

另一个悬而未决的问题：Wolbachia在植物寄生线虫中的普遍程度如何?

“有数千种线虫物种感染植物，”丹佛说。“ Wolbachia一直被认为是一种节肢动物，它是一种昆虫。它对我们来说是一种偶然的发现。为了理解线虫，我们对来自线虫的基因组进行了测序，并且映射到了Wolbachia。”