近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)洪曉月教授團(tuán)隊(duì)在Nature Communications期刊發(fā)表題為“Wolbachia enhances ovarian development in the rice planthopper Laodelphax striatellus through elevated energy production”的研究成果。博士生牛躍迪為論文第一作者，邴孝利副教授和洪曉月教授為論文通訊作者。該研究成果由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)洪曉月教授團(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成。

該團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)，水稻害蟲灰飛虱體內(nèi)的Wolbachia株系wStri不僅能誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生胞質(zhì)不相容現(xiàn)象，還可顯著提高雌蟲的產(chǎn)卵量。本研究通過觀察感染與未感染W(wǎng)olbachia的灰飛虱在整個(gè)產(chǎn)卵周期內(nèi)的產(chǎn)卵表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)Wolbachia提高產(chǎn)卵量的關(guān)鍵機(jī)制之一，它能夠加速初羽化雌蟲的卵巢發(fā)育，促使它們更早產(chǎn)卵，并提前迎來產(chǎn)卵高峰期。轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果顯示，Wolbachia能系統(tǒng)性激活宿主的能量代謝通路，為卵巢發(fā)育以及卵母細(xì)胞的成熟提供能量支持。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Wolbachia通過提升初羽化雌蟲線粒體復(fù)合體I的活性，增強(qiáng)了氧化磷酸化的效率，進(jìn)而提高了卵巢發(fā)育階段線粒體的產(chǎn)能。而抑制線粒體產(chǎn)能，則會(huì)明顯干擾卵巢發(fā)育，這充分說明Wolbachia是通過增強(qiáng)初羽化灰飛虱的產(chǎn)能來推動(dòng)卵巢發(fā)育。

基因組測序結(jié)果表明，Wolbachia菌株wStri擁有完整的核黃素與生物素合成通路。其中，核黃素作為復(fù)合體I的關(guān)鍵輔酶，在灰飛虱卵巢發(fā)育過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。研究人員將Wolbachia轉(zhuǎn)染至sf9細(xì)胞系后，驚喜地發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)核黃素含量大幅提升，線粒體的產(chǎn)能也顯著增加。不僅如此，對于未感染W(wǎng)olbachia的灰飛虱，在補(bǔ)充核黃素后，其產(chǎn)能水平與卵巢發(fā)育狀態(tài)均得到明顯恢復(fù)，這一現(xiàn)象充分證明了Wolbachia提供的核黃素對于灰飛虱卵巢發(fā)育的重要意義。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，Wolbachia還會(huì)通過調(diào)控宿主的核黃素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白slc52a3a，來影響核黃素在灰飛虱卵巢發(fā)育中的作用。當(dāng)在五齡若蟲階段干擾slc52a3a的表達(dá)后，初羽化雌蟲的卵巢發(fā)育受到顯著抑制。