近日，資源昆蟲高效養(yǎng)殖與利用全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李田研究員課題組在微生物學(xué)Top期刊PLoS Pathogens在線發(fā)表了題為“Microsporidian Nosema bombycis hijacks host vitellogenin and restructures ovariole cells for transovarial transmission”的研究論文，揭示了家蠶微粒子蟲侵入家蠶卵母細(xì)胞的時間、路徑、形態(tài)、策略和關(guān)鍵分子機(jī)制。
長久以來，養(yǎng)蠶業(yè)一直受到微粒子病的嚴(yán)重危害。早在750多年前，我國現(xiàn)存最早的官修農(nóng)書《農(nóng)桑輯要》就記載了家蠶微粒病問題，提出淘汰病蛾、選留完好蠶種的防治辦法。19世紀(jì)，家蠶微粒子病在法國大流行，嚴(yán)重?fù)p害了法國蠶業(yè)發(fā)展。1865至1869年，“微生物學(xué)之父”路易·巴斯德（Louis Pasteur）受當(dāng)時政府指派，前往法國南部解決微粒子病難題，建立了母蛾鏡檢法防治該病，此法仍沿用至今。家蠶微粒子病之所以難以防治，其根本原因是該病的病原——家蠶微粒子蟲（Nosema bombycis）能夠侵染宿主（家蠶、棉鈴蟲和斜紋夜蛾等鱗翅目昆蟲）的卵母細(xì)胞，導(dǎo)致子代卵先天帶毒（故有“蠶的艾滋病”之稱）。因此，家蠶微粒子蟲成為蠶種生產(chǎn)過程中的唯一法定檢疫對象。然而，該病原是如何侵入家蠶卵母細(xì)胞的呢？這是蠶業(yè)科學(xué)領(lǐng)域的一個百年科學(xué)命題。
研究發(fā)現(xiàn)，在蛹期3天卵巢管突破卵巢膜游離于血淋巴中時，家蠶微粒子蟲開始侵染卵巢管。此時，血淋巴中的病原與卵管表面黏附，從而侵入卵管鞘細(xì)胞并在其中增殖，繼而侵入緊鄰的濾泡細(xì)胞。自此，病原可通過以下兩條路徑侵入卵母細(xì)胞：（1）在濾泡細(xì)胞中增殖后，直接侵入卵母細(xì)胞；（2）從濾泡細(xì)胞先侵入滋養(yǎng)細(xì)胞，增殖后再侵入卵母細(xì)胞。對感染的濾泡細(xì)胞和滋養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行超微觀察，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生重要變化：兩種細(xì)胞與卵母細(xì)胞間的間隙變窄或消失，并且兩種細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)包含有病原體的大囊泡結(jié)構(gòu)突入卵母細(xì)胞中。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，病原侵染卵巢管的時間與家蠶卵黃原蛋白（BmVg）的高量表達(dá)同步，而且病原在侵染過程中其表面均結(jié)合有家蠶卵黃原蛋白；后續(xù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)家蠶卵黃原蛋白可與病原表面的多種蛋白（SWP）結(jié)合；敲降家蠶卵黃原蛋白表達(dá)，以及利用抗體封閉家蠶卵黃原蛋白與病原表面蛋白的結(jié)合，發(fā)現(xiàn)卵巢管和子代卵粒的感染量均顯著降低，表明家蠶卵黃原蛋白與病原表面蛋白的結(jié)合是介導(dǎo)該病原垂直傳播的關(guān)鍵。進(jìn)一步分析表明，家蠶卵黃原蛋白的VWD和DUF結(jié)構(gòu)域是介導(dǎo)其與病原表面蛋白結(jié)合的關(guān)鍵區(qū)域。
該研究不僅首次揭示了家蠶微粒子蟲侵入家蠶卵母細(xì)胞的詳細(xì)過程和策略，同時還發(fā)現(xiàn)了介導(dǎo)這一過程的關(guān)鍵分子，闡明了家蠶微粒子病經(jīng)卵垂直傳播的分子基礎(chǔ)，為利用基因編輯等技術(shù)創(chuàng)制胚傳抗性家蠶新素材和新品種提供了理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵靶標(biāo)。這有望從根本上攻克困擾蠶業(yè)生產(chǎn)數(shù)百年的微粒子病胚傳頑癥，為蠶業(yè)健康發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
資源昆蟲高效養(yǎng)殖與利用全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生汪春霞、博士后于濱、實(shí)驗(yàn)師孟憲志和碩士生夏丹為論文共同第一作者，周澤揚(yáng)教授為論文共同通訊作者，李田研究員為論文最后通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、西南大學(xué)創(chuàng)新研究2035先導(dǎo)計(jì)劃項(xiàng)目和重慶市自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助。
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