共生细菌保护甲虫幼虫免受病原体侵害

Lagria甲虫已经发展出不同寻常的身体特征来保护它们的后代：幼虫背部的小内陷由防御性细菌居住。正如一项新研究所示，共生细菌在甲虫发育过程中以及在它们特别脆弱的蜕皮阶段保护它们免受病原真菌的侵害。

美因茨约翰内斯古腾堡大学(JGU)的RebekkaJanke说：“Lagria甲虫已经找到了一种预防有害真菌感染并确保其后代存活的方法。”作为她博士论文研究的一部分，她在目前在哥本哈根大学担任研究员的LauraFlórez博士和马克斯普朗克化学生态学研究所所长MartinKaltenpoth教授的监督下研究了共生体和甲虫的相互作用.

对于甲虫等无脊椎动物来说，角质层是坚硬的甲壳素盔甲，带有一层薄薄的防水层，是抵御捕食者和病原体的第一道也是最重要的防线。然而，它也可以作为微生物共生体的栖息地。

早在20世纪初，研究人员就发现Lagriahirta的幼虫背部有三个小口袋，里面装满了细菌。大约100年后，MartinKaltenpoth教授和LauraFlórez博士表明，Lagriavillosa物种的雌性在产卵时会挤出共生细菌。这些细菌保护它们的卵免受潮湿地面上的真菌感染。没有剑兰伯克霍尔德菌提供的这种防御能力的鸡蛋会被霉菌侵占。

在他们发表在TheISMEJournal上的最新研究中，研究小组表明，在整个幼虫发育过程中，绒毛藻的细菌共生体栖息在昆虫背部的内陷处，并且这些小口袋通过狭窄的通道向外部开放。此外，口袋在幼虫蜕皮期间不会脱落，但在整个幼虫发育过程中保持完整。

“在蜕皮过程中，一些共生体被释放在幼虫的表面，在这个关键阶段它们可以防止真菌感染，”MartinKaltenpoth教授补充道。Lagriavillosa是Lagriinae甲虫，起源于非洲，自1970年代引入以来一直在南美洲繁殖。它们在化蛹之前完成了七个幼虫阶段和相应的蜕皮阶段，随后从蛹中作为成虫出现。

伯克霍尔德菌菌株Lv-StB和抗真菌复方拉格列胺已验证

为了进一步调查，RebekkaJanke与她的研究同事一起从巴西田间地采集了甲虫所有生命阶段的样本，进行深入分析。研究结果表明，剑兰伯克霍尔德菌的共生菌株Lv-StB对卵期的保护至关重要，它也是后续发育阶段的主要防御者。

伯克霍尔德氏菌菌株产生一种称为lagriamide的抗真菌化合物，该化合物存在于所有阶段，即在卵、幼虫、蛹的表面以及蜕皮的角质层内部。另一项调查显示，在幼虫阶段，无论男女，共生体都存在。在化蛹期间，雌性保留共生体以传递给下一代，而雄性的滴度下降。

LauraFlórez博士说：“这些细菌助手的去除会显着降低幼虫在暴露于病原真菌时的存活概率。”尽管蜕皮过程有助于清除昆虫表皮中的有害入侵者，但在此期间，幼虫的保护层也被剥夺，因此更容易受到感染。

“Lagria甲虫已经找到了一种方法来规避这个问题，方法是在它们背部的保护外壳上制造一些口袋，即使经过反复的蜕皮事件，这些口袋也能保持完整，”Flórez解释说。

该研究发表在ISME杂志上，并建立在生理学前沿发表的早期研究之上。