细菌共生体在植物致病性和昆虫防御性共生之间转变

一个国际研究团队发现了一种具有杰基尔和海德特征的卓越微生物。细菌伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)生活在植物喂养甲虫的特定器官中，通过产生抗生素来保护昆虫的卵免受有害真菌的侵害。然而，当转移到植物中时，细菌可以在整个组织中扩散并对植物产生负面影响。

微生物在与动物和植物相互作用时并不总是敌对的玩家，它们也可以是强大的盟友。事实上，微生物中的对抗生活方式和合作生活方式之间的转变可能不是例外，尽管很少直接观察到这种转变。在Nature Communications上发表的一项新研究中，来自约翰内斯古腾堡大学美因茨(JGU)，马克斯普朗克化学生态研究所和莱布尼茨天然产物研究与感染生物学研究所的研究人员 - 汉斯诺尔研究所(HKI) - 在耶拿，以及位于巴西Rio Claro的Universidad Estadual Paulista收集了这种转变的证据。

甲虫将后代保护外包给细菌

像许多其他昆虫一样，一群草食性甲虫(Lagriinae)非常需要有效的防御。它们在落叶下的潮湿土壤上产卵，保证与霉菌的接触。由美因茨大学的Martin Kaltenpoth教授领导的研究人员现已发现，在甲虫Lagria villosa的卵上存在一种特殊细菌Burkholderia gladioli可以大大降低真菌感染的风险并帮助它们存活。“即使我们使用霉菌对于甲虫的卵子，那些存在共生微生物的鸡蛋保持清洁，而那些没有通常被杂草草坪覆盖的鸡蛋“，第一作者LauraFlórez博士说，她在马克斯普朗克化学研究所进行了博士项目的实验。耶拿的生态学描述了其中一项重要发现。虽然其他一些昆虫也依赖微生物来保护天敌，但弱势卵期的微生物防御还不得而知。

新发现的抗生素剂类似于植物防御化合物

如何保护富含营养的甲虫卵?化学分析揭示了甲虫的微生物保镖产生的四种不同的抗生素。虽然其中两个已经知道，但其他两个分子之前没有被描述过。莱布尼兹天然产物研究和感染生物学研究所的Christian Hertweck教授说：“我们特别惊讶地发现一种新的化学物质看起来更像植物防御化合物而不是细菌抗生素”，他指导了化学分析。所有四种化合物均抑制其他微生物的生长;有些人对真菌有活性，有些则对抗细菌。这种化学武器库可能使甲虫的卵免受广泛的有害微生物的侵害。

昆虫的朋友，植物的敌人

令人惊讶的是，甲虫的盟友与植物病原体密切相关。事实上，当科学家将这种细菌应用于大豆植物(大自然中常见的L. villosa甲虫食物来源)时，这些微生物会在整个植物中传播。在那里，他们产生了负面影响，因为与对照植物相比，感染导致产生更少的豆类。但是细菌真的有机会离开甲虫并感染植物吗?另外一项实验证明了他们的确如此。将甲虫限制在大豆叶中三天后，可在叶中检测到细菌遗传物质。这可能与自然界有关，通过对五种相关甲虫物种的分析显示：所有物种都含有伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)菌株，但这些与其他环境或植物相关的伯克霍尔德氏菌(Burkholderia gladioli)菌株的关系比彼此更密切。因此，细菌可能会搭乘甲虫从一个植物跳到另一个植物。

昆虫共生作为抗生素的宝库

有很多描述的昆虫在植物之间携带微生物。“拉格里亚甲虫的有趣之处在于他们的细菌搭便车已变成化学武装的保镖”，Martin Kaltenpoth教授解释说。此外，这种细菌生产以前未知的生物活性化合物的能力突出了昆虫和微生物之间的伙伴关系，作为新型抗生素的有希望的来源，可能有助于对抗越来越多的抗性人类病原体。

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