细菌源水平转移基因可合成生物素提高动物的适合度

昆虫共生菌在自然界中广泛分布，水平基因转移在昆虫-共生菌系统中普遍存在。然而，水平转移基因（HTGs）在昆虫-共生菌系统中的作用仍属推测。例如，植物韧皮部缺乏B 族维生素，然而，水平转移基因如何帮助昆虫适应植物韧皮部的机制尚不清楚。之前发现，由于烟粉虱基因组携带细菌源的HTGS，烟粉虱及其共生菌Hamiltonella 在生物素合成途径方面存在代谢重复。在这项研究中证明了烟粉虱缺失共生菌Hamiltonella 后，生物素水平下降，而烟粉虱的水平转移生物素合成基因表达水平显著提高。共聚焦显微镜观察发现了水平转移生物素合成基因编码的蛋白在烟粉虱携带共生菌的含菌细胞内具有特异性的表达模式。将大肠杆菌生物素合成基因替换为烟粉虱HTGs 后，能够恢复大肠杆菌生物素合成基因敲除菌株的活力。沉默烟粉虱HTGs 降低了生物素含量，提高了烟粉虱死亡率，抑制了烟粉虱的产卵量。更有意思的是，这些合成生物素的烟粉虱HTGs 存在于世界不同地区多个种的粉虱种群，具有共同的进化起源。该研究证明了细菌源水平转移基因可为烟粉虱合成生长发育必需的生物素，同时也为烟粉虱的精准防控提供了很好的分子靶标。