【摘 要】
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冬虫夏草菌(Ophiocordyceps sinensis,Os)侵染宿主蝠蛾是非常独特的真菌-昆虫互作的研究模型。观察发现,Os侵入蝠蛾幼虫血腔后,虫和菌共存长达5～12个月,最终幼虫死亡形成僵虫。此感染过程明显不同于其它常见病原真菌(如白僵菌、绿僵菌、蛹虫草菌)数天致死昆虫的过程。为探究蝠蛾-Os长期互作的分子机制,选取生理盐水(Ringers,RS)、病原细菌阴沟肠杆菌(Enterobact
【机 构】
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中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理国家重点实验室,北京,100101
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冬虫夏草菌(Ophiocordyceps sinensis,Os)侵染宿主蝠蛾是非常独特的真菌-昆虫互作的研究模型。观察发现,Os侵入蝠蛾幼虫血腔后,虫和菌共存长达5～12个月,最终幼虫死亡形成僵虫。此感染过程明显不同于其它常见病原真菌(如白僵菌、绿僵菌、蛹虫草菌)数天致死昆虫的过程。为探究蝠蛾-Os长期互作的分子机制,选取生理盐水(Ringers,RS)、病原细菌阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae,Ec)、病原真菌蛹虫草(Cordyceps militaris,Cm)和专一性侵染真菌Os作为4种代表性的外源刺激。前期利用高通量二代测序技术,构建了蝠蛾免疫应激转录组信息库,发现258条免疫相关基因。通过分析基因表达谱数据,我们初步明确了蝠蛾的免疫调控网络及其应答机制。其中,Toll通路以及酚氧化酶原(prophenoloxidase,PPO)激活级联反应是蝠蛾响应真菌入侵的主要免疫通路。比较分析不同外源刺激下,参与上述通路的元件的应答情况发现,Os使用免疫逃逸和免疫抑制两种策略,使宿主蝠蛾以免疫耐受的方式容忍该真菌侵入,由此保证两者的长期共存。具体说来,利用免疫荧光法和半定量PCR技术观察发现,在Os感染后期,虽然蝠蛾的模式识别受体β-1,3-葡聚糖识别蛋白(β-1,3-glucan recognition protein,βGRP1)在转录水平上有较高表达丰度,但是该识别蛋白无法结合至该真菌表面,同时Toll通路相关基因以及下游效应基因也处于低表达状态,暗示Os入侵蝠蛾一段时间后,可能通过某种方式躲避了宿主Toll通路系统的监测；通过免疫印迹实验发现,Cm/Ec的侵入,诱导蝠蛾血淋巴内PPO和PO (phenoloxidase)含量显著升高,而Os的侵染对PPO/PO的诱导不明显。考虑到PPO激活级联反应上游元件(若干发夹结构丝氨酸蛋白酶)以及PPO本身,转录水平上在Os、Cm和Ec 3个处理组中均普遍上调表达,推测Os入侵蝠蛾后可能分泌抑制因子阻碍PPO的切割激活。上述研究结果,不仅解析了蝠蛾免疫调控网络,为后续解答蝠蛾-Os互作的分子机制提供线索,而且也将为人工培育冬虫夏草提供理论指导。
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