昆虫次生内共生菌Rickettsia研究进展

昆虫次生内共生菌Rickettsia研究进展

张婧;张毅波;薛延韬;刘怀;张桂芬;万方浩

【摘要】Rickettsia隶属于变形菌纲Proteobacteria的α亚群立克次体科Rickeusiaceae革兰氏阴性菌,是形态多样的次生真核细胞内共生菌.Rickettsia的功能是多样的,在一些宿主中为营养共生菌,在另一些宿主中为生殖调控因子,或以昆虫为载体的植物病原菌,此外,Rickettsia还能增强宿主抗药性,提高宿主抵御天敌、高温或者其它致死因素的能力.本综述主要从Rickettsia的起源、分类、在昆虫体内的分布、传播方式、与昆虫生殖调控的关系以及基因组进化等方面,简述Rickettsia的研究进展,重点提出了Rickettsia研究中一些尚未解决的问题,期望通过这些研究进一步明确Rickettsia与昆虫之间的互作关系.%Rickettsia are sorts of negative-grambacteria of the Rickettsiaceae belonging to the α-Proteobacteria and the morphologically diverse secondary endosymbionts in eukaryotic cells.Rickettsia can be nutritional symbiont in some insects,but be reproduction manipulators in other insects,or as a kind of plant pathogenic bacteria in insects.Moreover,Rickettsia showed many host phenotypes in insect,such as enhancing insecticide resistance,natural enemy resistance,high temperature tolerance and so on.This review mainly focused on the research advances of Rickettsia in insect,including origins,diversity classification,distribution and transmission

pathways,reproductive manipulation and genome

evolution.Furthermore,we emphasized some controversial subjects and suggested ways in which study of nonpathogenic Rickettsia can advance our understanding of their relatives between Rickettsia and insects.

【期刊名称】《环境昆虫学报》

【年(卷),期】2017(039)002

【总页数】13页(P431-443)

【关键词】Rickettsia;传播;分布;生殖调控;基因组进化

【作者】张婧;张毅波;薛延韬;刘怀;张桂芬;万方浩

【作者单位】西南大学植物保护学院,重庆500070;中国农业科学院植物保护研究所,植物病虫害生物学国家重点实验室,北京100193;中国农业科学院植物保护研究所,植物病虫害生物学国家重点实验室,北京100193;西南大学植物保护学院,重庆500070;中国农业科学院植物保护研究所,植物病虫害生物学国家重点实验室,北京100193;西南大学植物保护学院,重庆500070;中国农业科学院植物保护研究所,植

物病虫害生物学国家重点实验室,北京100193;中国农业科学院植物保护研究所,植

物病虫害生物学国家重点实验室,北京100193

【正文语种】中文

【中图分类】Q968;S476

昆虫普遍携带可遗传的共生细菌(Moran et al., 2008)，且主要传播方式为母代遗

传(Oliver et al., 2010)。昆虫的内共生细菌可分为2类：初生共生菌(即专性内共

生菌，primary symbiont)和次生内共生菌(即兼性内共生菌，secondary symbiont)。初生内共生菌一般存在于宿主细胞中的特定位置，称为菌胞bacteriocytes(Moran and Baumann, 2000; Baumann, 2005)。多个菌胞聚集在一起组成的器官称为类菌体bacteroids。相对于初生内共生菌，次生内共生菌具

有个体小，形状不规则，分布广泛且无规律的特点。次生共生菌与入侵病原菌类似，

可入侵不同类型细胞，包括生殖器官，也能定殖在细胞体以外的血淋巴中。与初生内共生菌相比，次生内共生菌在不同宿主生态学和生物学上表现不同(Oliver et al., 2010)(见表1)。目前研究比较深入的次生内共生菌有：Wolbachia(Werren et al., 2008)、Rickettsia(Perlman et al., 2006)、Regiella(Scarborough et al., 2005)等。本文主要针对次生共生菌Rickettsia的研究进展进行总结。

Rickettsia最先在嗜血节肢动物体内发现，并作为脊椎动物病原菌被广泛熟知(Raoult and Roux, 1997)。但最近研究发现Rickettsia也存在于非嗜血节肢动物

体内(Perlman et al., 2006; Weinert et al., 2009)，例如烟粉虱Bemisia

tabaci(Himler et al., 2011)、蚜虫Acyrthosiphon pisum(Chen et al., 1996)、

叶蝉Empoasca papayae(Davis et al., 1998)、瓢虫Adalia

decempunctata(von der Schulenburg et al., 2001)、豆象甲虫Kytorhinus sharpianus(Fukatsu and Shimada, 1999)等。虽然Rickettsia在绝大多数宿主

中的作用未知(Perlman et al., 2006; Behar et al., 2010)，但随着对昆虫内共生菌的研究逐渐深入，可知Rickettsia在一些宿主中作为营养共生菌，在另一些宿主

中为生殖调控因子，或以昆虫为载体的植物病原菌(Werren et al., 1995; Davis et al., 1998; Perotti et al., 2006; Inbar and Gerling, 2008)。除此之外，Rickettsia 还具有增强宿主抗药性，提高宿主抵御天敌、高温或者其它致死因素的能力。基于此，本文从Rickettsia的起源、分类、在昆虫体内的分布、传播方式、与昆虫生

殖调控的关系以及基因组进化等方面展开综述。

α变形菌门目前分为3个科：无形小体科Anaplasmataceae、立克次氏体科Rickettsiaceae，以及全孢菌科Holosporaceae(Boone et al., 2001)。Rickettsia 属于变形菌纲Proteobacteria的α亚群立克次体科Rickettsiaceae革兰氏阴性菌，是形态多样的真核细胞次生内共生菌。Rickettsia在1909年由美国病理学副教授Howard Taylor Ricketts(1871-1910)在研究洛基山斑疹热时首次发现，次年