抗击柑橘绿化病的好和坏细菌

来自博伊斯汤普森研究所(BTI)，美国农业部农业研究局和华盛顿大学的新研究发现生活在昆虫体内的有益细菌传播与柑橘绿化病相关的细菌病原体 - 爆发对佛罗里达柑橘产业的破坏 - 可能在昆虫的病原体传播中发挥作用。

一项关于柑橘绿化细菌对其昆虫载体亚洲柑橘木虱影响的新研究揭示了昆虫内部的多种变化。在感染过程中，病原体会影响昆虫体内的“好”细菌，并以有助于进一步传播病原体的方式改变木虱的新陈代谢。最终，该研究可能揭示传播周期中的弱点，这些弱点可能产生控制策略的新颖且高度特异性的目标。与大规模使用农药相比，这些方法可能更有效，更环保。该研究发表在PLOS ONE期刊上。

“我们在这方面的工作不能更及时，”BTI的助理教授，美国农业部农业研究局的研究分子生物学家Michelle Cilia说。“上周，美国农业部的国家农业统计局降低了对佛罗里达州橙色生产的可怕预测。佛罗里达种植者面临的灾难是柑橘绿化病的直接结果。这种短缺将影响每一位消费柑橘产品的美国人。他们的日常饮食，所以我们真的在与时间赛跑。“

柑橘绿化病是柑橘属植物的致命细菌感染，导致树木产生苦绿色水果。它与被称为Candidatus Liberibacter asiaticus(CLas)的细菌感染有关。感染无法治愈，目前，种植者通过控制携带它的昆虫(亚洲柑橘木虱)和杀虫剂来减缓其传播。

“当你谈到通过简单地使用更多杀虫剂杀死昆虫来对抗柑橘绿化疾病时，肯定会有很多关于有益昆虫和蜜蜂的担忧，”美国农业部Cilia实验室博士后助理约翰拉姆齐说。“目标最吸引人的方面之一就是它对这个系统的独特性，因为那时你没有那么多担心脱靶效应。”

为了更好地了解感染过程中昆虫发生的变化，Cilia实验室的研究人员与西雅图华盛顿大学Michael MacCoss实验室的研究人员合作，比较体内所有蛋白质 - 被感染和未感染的木虱的蛋白质组。 。

该分析显示木虱对柑橘绿化病原体的反应不是一种无害的搭便车，而是一种感染，它会引发昆虫的免疫系统。感染还导致昆虫增加某些代谢酶的产生，这些酶分解葡萄糖和脂肪酸。研究人员怀疑CLas在昆虫中诱导代谢综合征并可能操纵昆虫改变其摄食习惯，从而增加其传播的机会，但需要行为研究来证实这一观点。

蛋白质组实验还表明，CLas感染会影响生活在昆虫中的有益的共生细菌。木虱和其他吸食树液与细菌伴侣有着长期的关系，这有助于将富含糖分的饮食转化为可用的氨基酸。亚洲柑橘木虱中含有一种新型的细菌，这种细菌在其他昆虫中没有，称为' Candidatus Profftella armatura'。尽管细菌在木虱中的作用尚未被充分了解，但已知产生显着高水平的称为聚酮化合物的代谢物。

“我们看到大量的Profftella蛋白质，包括参与聚酮化合物生物合成的蛋白质在已经获得CLas的昆虫中被上调，”拉姆齐说。“数据表明，Profftella可能在昆虫传播CLas中发挥作用。”

虽然其他研究人员已经证明，这种亚洲柑橘木虱特有的聚酮化合物对动物细胞有毒，但没有人知道它是否具有抗菌作用。

合着者Jason Hoki是康奈尔大学研究生，在BTI实验室副教授Frank Schroeder工作，量化了感染和未感染木虱中这种聚酮化合物的含量。在此过程中，研究小组确定了第二种类型的聚酮化合物，发现昆虫被感染后两种相关化合物的数量发生了变化。在未来的工作中，Cilia实验室的研究人员计划进一步探索这些聚酮化合物在昆虫中的功能。

在Cilia实验室进行的蛋白质工作也与Lukas Mueller副教授的生物信息学家合作，他们在最近测序的亚洲柑橘木虱基因组中注释基因和其他遗传区域。这项工作是美国农业部特种农作物大型项目的一部分，该项目专注于物理干扰木虱传播CLas的分子的开发。通过调查共生细菌，亚洲柑橘木虱，柑橘植物和CLas之间的多方面相互作用，研究人员希望开发能够阻断病原体传播周期中关键蛋白质的治疗方法，这种方法比农药更有效。

“我们正在探索所有这些相互作用，以找到支持柑橘种植者的最佳工具，并帮助他们对抗这种疾病，”拉姆齐说。

该研究还提出了一个有趣的进化问题：首先出现哪种寄主，木虱或柑橘属植物?

“这是一种适应植物的昆虫病原体，还是一种植物病原体，它已经找到了感染昆虫的方法?我们不知道，但它是柑橘绿化病原体CLas的迷人元素之一。 “