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科技日報訊 （記者馬愛平）8月20日，記者從中國農業大學獲悉，該校植物保護學院周欣教授團隊首次揭示了蜜蜂的免疫系統可以在更精細的層面識別近緣的異源菌株，并僅針對異源菌株調用免疫反應，以維持蜂宿主與原生腸道共生菌之間的緊密共生關系。相關研究成果近日在線發表在《美國科學院院刊》上。
大部分動物都有腸道共生菌，且腸道共生菌普遍存在宿主特異性。解析這種緊密共生關系的形成機制，是理解動物共生腸道微生態系統建成和維持的關鍵。真社會性蜂類（包括蜜蜂、熊蜂和無刺蜂）的成蟲都有相對簡單但組成穩定的核心腸道菌群，并通過社會性接觸傳遞給新羽化的工蜂。
已有研究認為，在蜂宿主和腸道菌共同多樣化演化的過程中，現生腸道菌的共同祖先已經與宿主的共同祖先形成了共生關系，并隨著宿主的分化而形成了具有宿主特異性的菌株。因此，該系統提供了一個絕佳的研究模型，以闡明宿主—腸道菌的互作關系在菌的宿主特異性演化過程中是否發揮了關鍵作用。
論文通訊作者周欣表示，研究利用來自西方蜜蜂（以下簡稱西蜂）和熊蜂腸道的核心菌株Gilliamella菌株，首先通過交叉定植實驗確定了Gilliamella菌株存在宿主特異性。隨后通過轉錄組分析及免疫基因的表達檢測，發現異源的熊蜂Gilliamella菌株能夠激發西蜂產生更強烈的免疫反應。使用RNA干擾技術（RNAi）抑制西蜂IMD和Toll免疫通路基因的關鍵基因Relish和dorsal-1，顯著提高了熊蜂Gilliamella菌株在西蜂腸道中的定植量。
“進一步的研究發現，在熊蜂Gilliamella菌株定植西蜂的過程中，Relish和dorsal-1通過促進Duox基因表達進而增加腸道內活性氧（ROS）水平，從而抑制異源菌株的增殖，而這一過程并無抗菌肽的參與。在昆蟲腸道免疫反應中，Duox-ROS途徑通常是宿主應對病原微生物感染的第一道防線。本研究發現蜜蜂正是利用了這一免疫途徑，精準限制了異源菌株在腸道內的增殖。”周欣說。
論文第一作者、中國農業大學植物保護學院博士研究生郭麗珍介紹，研究結果從演化的角度，首次闡明了昆蟲的先天免疫系統在腸道菌的宿主特異性形成和維持過程中的作用機制，為宿主—共生微生物互作的基本范式提供了全新的證據。
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