侵入性マツノザイセンチュウと新たに関連する真菌の間の調整分子としてのパルミトレイン酸

ISME Journal (2023)この記事を引用する

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共生微生物は無脊椎動物の体表や内部組織に遍在し、無脊椎動物に恩恵を与えています。 共生関係を築くには、発達段階の同期とパートナーの物理的な近接性が必要です。 したがって、共生パートナーの生殖を調整する代謝産物の同定は不可欠です。 この研究は、パルミトレイン酸 (C16:1) が、侵入性マツノザイセンチュウ (PWN) と、新たに関連した青色染色菌である Sporothrix sp.1 の間の生殖の同期を調節することにより、両側性の繁殖を調整していることを示しています。 PWN が Sporothrix sp.1 を摂食すると、脂質代謝遺伝子の発現と代謝物の量が大幅に増加しました。 さらなる調査を通じて、Sporothrix sp.1 に豊富に存在する C16:1 の直接取得による PWN の再生の大幅な強化が明らかになりました。 さらに、PWNはステアロイルCoA 9-デサチュラーゼ遺伝子fat-5とそのホルモン核内受容体nhr-80の関与によりC16:1を生合成し、メスの産卵能力を促進することが明らかになった。 さらに、C16:1 の生産は、菌糸成長期と比較して胞子形成期中の胞子形成を促進するために、関連する真菌 Sporothrix sp.1 によって著しく高かったことは注目に値します。 したがって、重要な脂質代謝物 C16:1 は、繁殖力と胞子生成を調整することにより、宿主内での侵入性 PWN と天然の Sporothrix sp.1 との間の相互に有益な共生関係の迅速かつ成功した定着を促進します。 この発見は、代謝産物の共有の重要な役割と、共生関係におけるパートナーの同期の促進におけるその機能を強調しています。

共生微生物は広く分布しており、体表だけでなく、関連する無脊椎動物の腸内や血液腔内にも見られます。 これらの微生物は、パートナーに追加の栄養摂取、成長、発達、病原体耐性を提供します [1、2]。 関連する細菌がアミノ酸を合成し、窒素を固定し、セルロースを分解し、アリ、アブラムシ、ゴキブリなどの共生パートナーに栄養とエネルギーを提供することが研究で報告されています[3,4,5,6]。 シュードモナス属やストレプトミセス属などの一部の共生細菌は、パートナーを病原性微生物や捕食者から守るためにポリケチド毒素や抗生物質を産生することもできます[7、8]。 これに対応して、一部の昆虫は、菌糸体などの主に関連する真菌を保護し、運び、伝達するためのさまざまな戦略を進化させてきました[9、10]。 これらの微生物と無脊椎動物の相互作用は、数百万年の進化にわたって形成され、持続してきました[11]。 共生関係の確立には、時間的および空間的に重なり合う共生パートナーの発達上の一貫性が必要です。 しかし、研究の主な焦点は、確立された共生関係を調べることにあり、新しい共生関係を確立するプロセスは比較的不明瞭なままです。

実際、外来種は、在来種と新たな共生関係を迅速に確立する能力を頻繁に示し、それによって、侵入者の少数の集団が遭遇するボトルネック効果を改善する際に顕著な機能を果たします[1、12]。 共生微生物は、外来種の定着を成功させるための有益な要素として、外来種にとって適切なパートナーとして機能します [13]。 たとえば、一部の木本植物は、土壌菌類と外生菌根結合を形成することなく導入することができません [14]。 逆に、侵入生物は、新たに侵入した地域で新たな有益な共生パートナーに出会った場合、その定着を加速する可能性がある[15、16]。 たとえば、北米原産のマツノザイセンチュウ (PWN) は、中国に侵入した後、すぐに在来の青染菌 Sporothrix sp.1 と新たな共生パートナーシップを形成しました。 これにより、線虫の生殖能力が強化され、新しい生態環境での定着の成功が促進されました[17]。 さらに、侵入生物は、侵入地域で新たに関連する真菌パートナーの拡散をさらに促進し、主要な生態学的ニッチを占める可能性がある[15、16]。 新しい共生相互作用を探求する必要がある場合、関連するパートナーの時間と空間のライフサイクルを双方向で調整する代謝産物。