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云南大学张克勤教授课题组自然通讯发文揭示

发布时间:2019-10-13 05:15:42

  云南大学张克勤教授课题组《自然-通讯》发文 揭示生物世界中的“借刀杀敌”

  ( 自建丽 通讯员 祁志浩)12月16日,国家973计划首席科学家、云南大学副校长、教授、博士生导师张克勤课题组在国际权威学术期刊《自然-通讯》(Nature Communications,影响因子10.02)发表最新研究成果,揭示出生物世界中一种有趣的“借刀杀敌”现象,他们证实细菌可通过动员捕食线虫真菌来杀死自己的捕食者——线虫。云南大学是该论文的第一完成单位和通讯作者单位。

  在自然生态系统中,细菌群落在营养物循环、初级生产和分解中起着重要的作用。此外,细菌也是生存在堆肥、土壤和水系统中的食细菌线虫的主要食物。因此,除了自身之间竞争养分,细菌还经受着来自线虫的显着捕食压力。因此为了对抗来自后生动物敌人的捕食攻击,细菌进化出了多种防御机制,其中包括生成和分泌毒素,形成生物被膜来阻止或减少线虫及其他捕食者摄食等。这些特异的策略为某些细菌提供了优势来对抗它们的捕食者线虫。反过来,这些细菌防御机制也给线虫造成了选择性的压力,导致了捕食者和猎物之间的军备竞赛。

  在自然环境中,捕食线虫真菌可以捕获和杀死线虫。这些真菌具有两种生活模式:腐生阶段和捕食形式。在没有线虫的情况下,这些真菌像腐生菌那样生活。当遭遇到线虫时,这些真菌会进入捕食阶段,生成一些专门捕食装备来捕获和杀死线虫。

  一些早期的研究证实,线虫生成了某些信号物质促进这些真菌中的陷阱形成,但对于这些物质的化学成分却不是很清楚。近期的一项研究报告称,发现线虫间广泛合成了一种保守的信号分子家族蛔甙层(ascaroside),诱导了捕食线虫真菌中的陷阱形成。有研究证实除了蛔甙层,牛粪中的一些扩散性的化合物也诱导了捕食线虫真菌少孢节丛孢菌(Arthrobotrys oligospora)的生物方式转变。研究人员猜测牛粪中的这些扩散性化合物有可能来自于细菌。

  张克勤教授课题组研究发现了细菌通过动员捕食线虫真菌来杀死线虫的一种防御机制。这些细菌通过释放尿素,触动了少孢节丛孢菌的生活方式开关从腐生形式切换至捕食形式;这种捕食形式是以形成专门的细胞结构(陷阱)为特征。细菌显着促进了少孢节丛孢菌除去线虫。破坏少孢节丛孢菌中与尿素转运和代谢相关的一些基因可以破坏尿素诱导的陷阱形成。此外,研究人员还证实尿素代谢产物氨(ammonia)在这种真菌中发挥信号分子作用,启动了生活方式开关来形成陷阱结构。

  这一最新研究提供了捕食者与猎物之间多重相互作用的一个显着例子,证实了这种多重相互作用在调控自然界的组成和群体动态中发挥着重要的作用。

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