Пальмитолеиновая кислота как координирующая молекула между инвазивной сосновой нематодой и недавно ассоциированными с ней грибами.

Журнал ISME (2023 г.) Процитировать эту статью

201 доступ

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Симбиотические микроорганизмы повсеместно распространены на поверхности тела или во внутренних тканях беспозвоночных, что приносит им пользу. Развитие симбиотических отношений требует синхронизации стадий развития и физической близости партнеров. Поэтому идентификация метаболитов, координирующих воспроизведение симбиотических партнеров, имеет важное значение. Это исследование показывает, что пальмитолеиновая кислота (C16:1) координирует двустороннее размножение, регулируя синхронизацию размножения между инвазивной сосновой нематодой (PWN) и ее недавно ассоциированным синепятнистым грибом Sporothrix sp.1. Когда PWN питались Sporothrix sp.1, наблюдалось значительное увеличение экспрессии генов липидного метаболизма и количества метаболитов. Дальнейшие исследования выявили значительное улучшение воспроизводства PWN за счет прямого приобретения C16: 1, который в изобилии присутствовал в Sporothrix sp.1. Кроме того, PWN биосинтезировал C16:1 за счет участия гена стеароил-КоА 9-десатуразы fat-5 и его ядерного рецептора гормона nhr-80, который, как выяснилось, способствует яйцекладке самок. Более того, стоит отметить, что продукция C16:1 была значительно выше ассоциированным грибом Sporothrix sp.1 для усиления споруляции во время фазы образования спор по сравнению с фазой роста гиф. Таким образом, координируя плодовитость и образование спор, ключевой липидный метаболит C16:1 способствует быстрой и успешной колонизации взаимовыгодных симбиотических отношений между инвазивным PWN и нативным Sporothrix sp.1 внутри хозяина. Это открытие подчеркивает важную роль обмена метаболитами и его функцию в содействии синхронизации партнеров в симбиотических отношениях.

Симбиотические микробы широко распространены и встречаются не только на поверхности тела, но и в кишечнике и кровеносной полости ассоциированных с ними беспозвоночных. Эти микробы обеспечивают партнерам дополнительное питание, рост, развитие и устойчивость к патогенам [1, 2]. Исследования показали, что ассоциированные бактерии синтезируют аминокислоты, фиксируют азот и разлагают целлюлозу, обеспечивая питанием и энергией своих симбиотических партнеров, таких как муравьи, тли и тараканы [3,4,5,6]. Некоторые симбиотические бактерии, такие как Pseudomonas и Streptomyces, также могут продуцировать поликетидные токсины и антибиотики для защиты своих партнеров от патогенных микробов и хищников [7, 8]. Соответственно, некоторые насекомые выработали ряд стратегий защиты, переноса и передачи своих первичных ассоциированных грибов, таких как микангии [9, 10]. Эти взаимодействия микробов и беспозвоночных формировались и сохранялись на протяжении миллионов лет эволюции [11]. Установление симбиотических отношений требует согласованности развития симбиотических партнеров, перекрывающихся во времени и пространстве. Однако основное внимание в исследованиях уделялось изучению устоявшихся симбиотических отношений, а процесс установления новых симбиотических отношений остается относительно неясным.

Фактически, инвазивные виды часто демонстрируют способность быстро устанавливать новые симбиотические ассоциации с местными видами, тем самым беря на себя заметную функцию по смягчению эффекта «узкого места», с которым сталкиваются небольшие популяции вселенцев [1, 12]. Симбиотические микроорганизмы служат подходящим партнером для инвазивных видов и благотворным фактором их успешной колонизации [13]. Например, некоторые древесные растения не могут быть успешно интродуцированы без образования эктомикоризных ассоциаций с почвенными грибами [14]. И наоборот, инвазивные организмы могут ускорить свое внедрение, если встретят нового полезного симбиотического партнера в недавно захваченном регионе [15, 16]. Например, после вторжения в Китай сосновая нематода (PWN), родом из Северной Америки, быстро сформировала новое симбиотическое партнерство с местным синепятнистым грибом Sporothrix sp.1. Это повысило репродуктивную способность нематоды и способствовало ее успешной колонизации в новой экологической среде [17]. Более того, инвазивные организмы могут способствовать дальнейшему распространению новых ассоциированных грибковых партнеров в инвазированных регионах и занятию основной экологической ниши [15, 16]. Метаболиты, которые двусторонне координируют жизненные циклы во времени и пространстве ассоциированных партнеров, когда необходимо изучить новое симбиотическое взаимодействие.