近日，國家重點實驗室周旭東教授團隊以“Specific EnrichedAcinetobacterinCamelliaWeevil Gut Facilitate the Degradation of Tea Saponin: Inferred from Bacterial Genomic and Transcriptomic Analyses”為題在國際知名學術雜志《Microbiology Spectrum》（IF2021= 9.043）發表最新研究成果，從多組學角度和分子水平初步揭示了不動桿菌AS23幫助茶籽象降解植物有毒PSM茶皂素的作用，為深入理解植物-昆蟲-微生物相互作用機制提供了進一步的依據。
團隊圍繞前期研究油茶不同抗性無性系與其次生代謝物茶皂素的關系，及分離到的可協助茶籽象耐受植物化學抗性的不動桿菌（Zhanget al., 2022,林業科學，Microbiology Spectrum，Microbiome），結合微生物組學、比較基因組學和原核轉錄組學，從不同角度論證明確了該菌株參與協助宿主昆蟲適應茶皂素毒性作用，初步揭示了不動桿菌AS23菌株降解茶皂素的分子機制。植食性昆蟲和植物在長期共同進化中已經形成一種互作關系：植物進化出了一系列的以次生代謝物（PSM）為代表的抗性化合物，而昆蟲面對這種壓力則演化出多種多樣的適應機制。除昆蟲體內的解毒酶外，腸道細菌在昆蟲與植物相互作用中，也發揮著重要解毒作用，已經成為昆蟲與寄主植物相互作用研究的熱點和重點。由于細菌的快速繁衍特性，腸道細菌會快速因應食物中的有毒化合物進行結構調整，微生物群體中關鍵核心解毒菌將在新的微生物系統中占據關鍵地位。
本研究選取為害油茶的專食性昆蟲茶籽象（Curculio chinensis）和其腸道分離的不動桿菌（Acinetobactersp. AS23）開展了一系列研究。研究發現三萜類皂苷化合物茶皂素是油茶的主要抗蟲物質，且不動桿菌屬與茶皂素含量明顯相關。分離培養得到的AS23屬于不動桿菌的Acb分支，基因組與耐藥不動桿菌鮑曼（Acinetobacter baumannii）有良好的共線性，并注釋到59個耐藥性相關基因和47個與萜類降解有關的基因。多抗生素耐藥性研究發現，除新霉素和慶大霉素，AS23對多種抗生素均具有耐藥性。使用AS23敏感的抗生素慶大霉素構建轉GFP熒光蛋白菌株，后續回接驗證發現飼料中添加AS23菌株可以顯著提高茶籽象的存活率。不同時段茶皂素降解的單菌原核轉錄組結果及qPCR驗證分析，認為Ko00984（Steroid degradation）通路的3個關鍵基因可能參與了茶皂素降解。通過對Ko00984通路相關化合物對茶籽象幼蟲的毒性研究，進一步證實類甾體降解通路可能是AS23菌株降解茶皂素的關鍵途徑。
林生院2020級博士研究生李子坤為論文第一作者，林海萍教授和張守科博士為共同通訊作者。本研究得到國家自然科學基金（32201561）及省部共建亞熱帶森林培育國家重點實驗室自主研究課題（ZY20210201）資助。
（國家重點實驗室）
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