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引导蚂蚁踪迹的物质是由共生细菌产生的

2019-04-23 09:18:52 • 来源：

在巴西圣保罗大学(USP)RibeirãoPreto校区工作的研究人员发现，与切叶蚂蚁物种Atta sexdens rubropilosa相关的微生物群中发现的一种细菌产生所谓的“踪迹信息素”，即所用的芳香化合物。蚂蚁在他们的巢穴里留下痕迹。有关其研究结果的文章已发表在“科学报告”上。

引导蚂蚁踪迹的物质是由共生细菌产生的

在Atta sexdens rubropilosa的情况下，属于称为吡嗪的杂环化合物类的物质引导蚂蚁而不偏离蚁丘。研究员MônicaTarlaricoPupo是圣保罗大学RibeirãoPreto药学院(FCFRP-USP)的教授，也是该项目的主要研究者，他说，蚂蚁的微生物组产生的吡嗪产生于不止一个殖民地。

“由粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)产生的尾迹信息素或者粘质沙雷氏菌(S. marcescens)是否只能通过某种方式增加整个过程?她说。

该研究是Eduardo Afonso da Silva Junior博士研究的一部分，并与美国哈佛大学的科学家合作进行。

当科学家们正在寻找能够保护寄生真菌中的蚁群的微生物时，偶然发现了产生吡嗪的细菌。“这些切叶刀携带的叶子实际上可以作为培养Leucoagaricus gongylophorus的基质，这种真菌是它们饲养的物种。但是，这种系统容易受到感染，”Pupo解释道。

“在某些情况下，可能损害蚁群生存能力的另一种致病物种会在它们吃的真菌上生长。共生细菌产生的化合物可以杀死寄生真菌而不会破坏食物来源。我们开始识别这些化合物。”

文章中描述的实验涉及在USP的RibeirãoPreto校园收集的菌落。当科学家成功收集女王时，部分殖民地被运送到实验室，昆虫表面和身体内的所有细菌被分离，表征并置于培养基中。

在此过程中，Silva Junior意识到当S. marcescens在实验室中生长时，它释放出强烈的香气，与同一实验室中保存的蚂蚁气味非常相似。“我们决定研究这种细菌产生的挥发性化合物并发现了吡嗪，其中有一种分子没有在科学文献中描述，”Pupo说。

研究人员使用了一种专门用于吸收培养板中芳香族化合物的纤维。之后，通过气相色谱 - 质谱(GC-MS)分析该物质。“我们在蚂蚁的毒腺中发现了吡嗪和细菌，”Pupo说。“我们不确定他们的合成是否共享。也许微生物产生芳香化合物，蚂蚁将它们存放在腺体中。在未来的研究中，我们计划测试从蚂蚁中去除细菌的技术，并观察是否化合物继续生产。“该小组还想调查是否可以在其他蚂蚁物种中观察到类似的现象。文献中没有描述过这种类型。

用于食物或防御的巢中真菌的培养似乎是社会昆虫中的普遍做法。根据巴西研究人员于2015年发表在“当代生物学”杂志上的一篇文章，Scaptotrigona depilis的新生幼虫，一种原产于巴西的无刺蜂，以育雏细胞中培养的真菌的丝状为食。没有这种食物，很少有幼虫存活下来成为成年人。

最近，在Camila Paludo的博士研究期间，Pupo小组对这种共生关系进行了更深入的研究。结果发表在2018年1月的科学报告中。

“我们知道昆虫不能合成激素，因此它们必须从食物中获取前体物质，”Pupo说。“我们的假设是真菌为幼虫提供蜕皮和蛹化激素的前体，以完成变态为成虫的蜜蜂。”

调查的第一步包括从真菌细胞中分离真菌并在实验室中对其进行表征。该小组发现它是属于Zygosaccharomyces属的真菌。“我们不确定这种真菌如何进入育雏细胞。蜜蜂产卵，然后用一种叫做幼虫食物的液体填充细胞。大约三天后，真菌开始在细胞内生长，”Pupo说。

利用荧光显微镜，研究人员发现了体外培养的样品中真菌细胞质中脂质的积累以及直接从蜂群中提取的样品。“类固醇，蜕皮激素的前体，是脂质。使用GC-MS，我们发现这种真菌中脂质中的主要化合物是麦角甾醇，”Pupo说。

通过体外实验，研究人员证明，当幼虫食物接种真菌并且仅加入麦角甾醇时，大多数幼虫完成蛹形态发生。“这两种情况的结果在统计上是等效的，”Pupo解释道。“当幼虫仅接受没有真菌的幼虫食物时，它们未能到达成虫阶段。因此，我们得出结论，麦角甾醇实际上被幼虫用来产生蜕皮激素，这加强了这些蜜蜂和真菌之间的依赖性。 “。

该小组现在计划调查是否在其他无刺和刺痛的蜜蜂中出现类似现象。

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