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资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室微粒子虫科研团队攻克领域百年科学命题

发布时间: 2023/12/28 点击数： 344627

近日，资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室李田研究员课题组在微生物学Top期刊PLoS Pathogens在线发表了题为“Microsporidian Nosema bombycis hijacks host vitellogenin and restructures ovariole cells for transovarial transmission”的研究论文，揭示了家蚕微粒子虫侵入家蚕卵母细胞的时间、路径、形态、策略和关键分子机制。　　长久以来，养蚕业一直受到微粒子病的严重危害。早在750多年前，我国现存最早的官修农书《农桑辑要》就记载了家蚕微粒病问题，提出淘汰病蛾、选留完好蚕种的防治办法。19世纪，家蚕微粒子病在法国大流行，严重损害了法国蚕业发展。1865至1869年，“微生物学之父”路易·巴斯德（Louis Pasteur）受当时政府指派，前往法国南部解决微粒子病难题，建立了母蛾镜检法防治该病，此法仍沿用至今。家蚕微粒子病之所以难以防治，其根本原因是该病的病原——家蚕微粒子虫（Nosema bombycis）能够侵染宿主（家蚕、棉铃虫和斜纹夜蛾等鳞翅目昆虫）的卵母细胞，导致子代卵先天带毒（故有“蚕的艾滋病”之称）。因此，家蚕微粒子虫成为蚕种生产过程中的唯一法定检疫对象。然而，该病原是如何侵入家蚕卵母细胞的呢？这是蚕业科学领域的一个百年科学命题。　　研究发现，在蛹期3天卵巢管突破卵巢膜游离于血淋巴中时，家蚕微粒子虫开始侵染卵巢管。此时，血淋巴中的病原与卵管表面黏附，从而侵入卵管鞘细胞并在其中增殖，继而侵入紧邻的滤泡细胞。自此，病原可通过以下两条路径侵入卵母细胞：（1）在滤泡细胞中增殖后，直接侵入卵母细胞；（2）从滤泡细胞先侵入滋养细胞，增殖后再侵入卵母细胞。对感染的滤泡细胞和滋养细胞进行超微观察，发现细胞结构发生重要变化：两种细胞与卵母细胞间的间隙变窄或消失，并且两种细胞中均发现包含有病原体的大囊泡结构突入卵母细胞中。进一步分析发现，病原侵染卵巢管的时间与家蚕卵黄原蛋白（BmVg）的高量表达同步，而且病原在侵染过程中其表面均结合有家蚕卵黄原蛋白；后续实验证实家蚕卵黄原蛋白可与病原表面的多种蛋白（SWP）结合；敲降家蚕卵黄原蛋白表达，以及利用抗体封闭家蚕卵黄原蛋白与病原表面蛋白的结合，发现卵巢管和子代卵粒的感染量均显著降低，表明家蚕卵黄原蛋白与病原表面蛋白的结合是介导该病原垂直传播的关键。进一步分析表明，家蚕卵黄原蛋白的VWD和DUF结构域是介导其与病原表面蛋白结合的关键区域。　　该研究不仅首次揭示了家蚕微粒子虫侵入家蚕卵母细胞的详细过程和策略，同时还发现了介导这一过程的关键分子，阐明了家蚕微粒子病经卵垂直传播的分子基础，为利用基因编辑等技术创制胚传抗性家蚕新素材和新品种提供了理论基础和关键靶标。这有望从根本上攻克困扰蚕业生产数百年的微粒子病胚传顽症，为蚕业健康发展做出重要贡献。　　资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室博士生汪春霞、博士后于滨、实验师孟宪志和硕士生夏丹为论文共同第一作者，周泽扬教授为论文共同通讯作者，李田研究员为论文最后通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、西南大学创新研究2035先导计划项目和重庆市自然科学基金项目等资助。(来源：资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室)