植菌昆虫与其共生真菌协同进化分子机制

昆虫菌业（fungiculture）是一种类似于人类种植业的昆虫种植体系,包括种植、耕作、收获和营养依赖4个过程,可分为高级的社会性昆虫如切叶蚂蚁、白蚁等和低级的非社会性昆虫如食菌小蠹虫、卷叶象甲、蜥蜴甲虫、树蜂等,它们均能种植并取食真菌。近年来随着组学及微生物组技术的发展,植菌昆虫与其共生真菌协同进化的分子机制研究方面取得了重要进展。系统发育分析阐明了植菌昆虫的起源与进化历程,并显示出与共生真菌系统发育的一致性;共生真菌细胞核数量也从双核增加到最多17个核,而染色体倍型也从单倍体增加为二倍体甚至多倍体;组学分析则揭示了植菌昆虫与其共生真菌在精氨酸、碳水化合物、木质素及几丁质合成或降解等方面显示出了高度的协同进化。本文系统综述了植菌昆虫及其共生真菌的系统进化、核进化及基因组进化进展,并探讨这种协同进化机制的生物学意义。     

虎杖象甲培植真菌营养特性及对菌丝附属物形成的影响

虎杖象甲培植共生真菌形成的共生体系是植菌昆虫菌业中的典型代表。共生真菌Penicillium herquei如何向虎杖象甲Euops chinensis提供营养尚未明确。本研究发现共生真菌P. herquei的菌丝表面存在大量瘤状凸起物及由凸起物衍生的附属丝等特化结构,该结构可能为虎杖象甲提供营养;对共生真菌的营养研究表明,共生真菌能高效利用山梨醇、蔗糖、海藻糖、葡萄糖等单糖或双糖,以及酪氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺等昆虫非必须氨基酸,同时在高碳和最适碳源条件下有利于菌丝特化附属物的产生。研究结果不仅提供了植菌卷叶象甲菌业中共生真菌在营养方面的适应性进化证据,而且为进一步揭示共生真菌适应卷叶象甲的营养机制奠定了基础。