2月26日，Microbiome期刊在线发表了王成树研究组题为“From phyllosphere to insect cuticles: silkworms gather antifungal bacteria from mulberry leaves to battle fungal parasite attacks”的研究论文，报道了家蚕幼虫跨界获得桑叶表面细菌而辅助拮抗病原真菌体表感染的现象与机理。

同昆虫肠道微生物组的重要生物学功能类似，昆虫体表细菌菌群可介导定殖抗性(colonization resistance)而防御病原真菌的感染。植食性昆虫通过取食获得植物源的细菌，显著影响昆虫肠道菌群的结构和功能。昆虫在取食和爬行过程中，昆虫体表可同样获得植物叶际或根际细菌，这些细菌对昆虫体表微生物组的结构和功能影响仍不清楚。另外，不同于相对稳定的肠道菌群，昆虫变态发育意味着其体表菌群在蜕皮时会一起“脱落”，而蜕皮后需要重新组装，相关的实验证据仍不充分。

该研究以家蚕幼虫为对象，通过检测4龄末期及5龄后不同天数的幼虫体表细菌证实，家蚕幼虫蜕皮可导致体表细菌数量显著下降，但在蜕皮后的2-3天内可快速组装起大量的细菌。体表细菌分离和拮抗昆虫病原真菌绿僵菌和白僵菌孢子萌发的实验发现，一株松鼠哺乳动物球菌（Mammaliicoccus sciuri）可以在低剂量下完全抑制两种病原真菌孢子的萌发，从而提高幼虫的抗病性。发酵及抑菌分析表明，该菌分泌的具有几丁质酶活性的溶菌酶Msp1可水解真菌细胞、导致细胞破裂，从而发挥重要的抗真菌活性。使用该野生型细菌预处理家蚕5龄幼虫24小时后，病原真菌感染的感染效率显著下降，而Msp1基因缺失突变株的保护效率显著下降。

进一步分离桑叶、家蚕肠道及其粪便细菌表明，松鼠哺乳动物球菌源于桑叶表面，饲喂人工饲料的家蚕幼虫体表及肠道不带有该细菌；而4龄前饲喂桑叶、5龄转换饲喂人工饲料，则该细菌可以与家蚕幼虫形成持续的内、外共生关系，说明家蚕在长期进化过程中，具有获得桑叶来源的细菌而抗病的能力。在人工饲料中添加该细菌，可以抑制由不同曲霉真菌引起的饲料霉变，但不影响家蚕蛹重及茧重，表明该细菌可作为家蚕人工饲养的益生菌。

该研究结果表明，植食性昆虫通过取食行为获得植物来源的细菌可被用于“重组”其体表微生物组，从而拮抗病原真菌的感染，研究成果为益虫有效保护及害虫高效治理提供了新思路。

上海科技大学与中国科学院分子植物科学卓越创新中心联合培养学生赵鹏飞为第一作者，团队成员洪松、陈海敏和高寒春等参与了研究，王成树研究员为通讯作者。该项工作得到了基金委创新研究群体及重点项目等资助。感谢公共技术服务中心电镜平台的帮助和支持。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s40168-024-01764-6

跨界获得桑叶表面细菌有利于家蚕幼虫拮抗病原真菌的感染