蚜虫内共生菌Buchnera aphidicola基因组测序揭示其对宿主氧化应激的协同防御机制

来自中国科学院动物研究所的研究人员通过对蚜虫Uroleucon formosanum专性内共生菌Buchnera aphidicola进行全基因组测序，发现其携带的trxA/B和sodA等基因可协助宿主抵御菊科植物次生代谢物倍半萜内酯诱导的氧化应激，为理解昆虫-共生菌协同进化提供新见解。

　　

在东亚地区广泛危害菊科作物的蚜虫Uroleucon formosanum（半翅目：蚜科），其体内专性内共生菌Buchnera aphidicola的基因组图谱首次被破译。研究人员采用Illumina双端测序技术，通过SPAdes软件组装获得614,287 bp的环形染色体和7,793 bp的pLeu质粒，GC含量分别为24.34%和25.60%。

基因组功能注释揭示，该菌株携带545个蛋白编码基因，包括关键的抗氧化系统元件：硫氧还蛋白(trxA)、硫氧还蛋白还原酶(trxB)和锰超氧化物歧化酶(sodA)。这些基因构成的硫氧还蛋白系统(Thioredoxin system)能有效清除宿主取食菊科植物（如莴苣Lactuca sativa）时摄入的倍半萜内酯产生的活性氧(ROS)。实验数据显示，该基因组完整性达99.41%，覆盖深度达681×（染色体）和878×（质粒）。

值得注意的是，倍半萜内酯通过消耗谷胱甘肽(GSH)诱发氧化应激，而Buchnera的sodA基因产物可将超氧自由基转化为过氧化氢和氧气，与宿主形成代谢互补。尽管负责色氨酸合成的pTrp质粒未被成功组装，但该研究首次在分子层面阐明内共生菌如何助力蚜虫适应含毒性次生代谢物的寄主植物，为农业害虫防控提供了潜在新靶点。