침입성 소나무재 선충과 새로 연관된 곰팡이 사이의 조정 분자인 팔미톨레산

ISME 저널(2023)이 기사 인용

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측정항목 세부정보

공생 미생물은 무척추동물의 신체 표면이나 내부 조직에 편재하여 이점을 제공합니다. 공생 관계를 발전시키려면 발달 단계의 동기화와 파트너의 물리적 근접성이 필요합니다. 따라서 공생 파트너의 재생산을 조정하는 대사산물을 식별하는 것이 필수적입니다. 이 연구는 팔미톨레산(C16:1)이 침입성 소나무재 선충(PWN)과 새로 연관된 청색 얼룩 곰팡이인 Sporothrix sp.1 사이의 번식 동기화를 조절함으로써 양측 전파를 조정한다는 것을 보여줍니다. PWN에 Sporothrix sp.1을 공급했을 때 지질 대사 유전자 발현과 대사산물 풍부도가 크게 증가했습니다. 추가 조사를 통해 Sporothrix sp.1에 풍부하게 존재하는 C16:1의 직접 획득을 통해 PWN 재생산이 크게 향상되었음을 강조했습니다. 더욱이, PWN은 스테로일-CoA 9-불포화효소 유전자 지방-5와 그 호르몬 핵 수용체 nhr-80의 관여를 통해 C16:1을 생합성했는데, 이는 암컷의 산란 능력을 촉진시키는 것으로 밝혀졌습니다. 더욱이, 균사 성장 단계에 비해 포자 형성 단계 동안 포자 형성을 향상시키기 위해 관련 진균인 Sporothrix sp.1에 의해 C16:1의 생산이 상당히 높았다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 따라서, 번식력과 포자 생산을 조정함으로써 주요 지질 대사산물 C16:1은 숙주 내에서 침입성 PWN과 천연 Sporothrix sp.1 사이의 상호 유익한 공생 관계의 신속하고 성공적인 집락화를 촉진합니다. 이 발견은 대사산물 공유의 중요한 역할과 공생 관계 내에서 파트너 동기화를 촉진하는 기능을 강조합니다.

공생 미생물은 널리 분포되어 있으며, 신체 표면뿐만 아니라 관련 무척추동물의 내장과 혈액강 내부에서도 발견됩니다. 이러한 미생물은 파트너에게 추가적인 영양 섭취, 성장, 발달 및 병원체 저항성을 제공합니다[1, 2]. 연구에 따르면 관련 박테리아는 아미노산을 합성하고, 질소를 고정하고, 셀룰로오스를 분해하여 개미, 진딧물, 바퀴벌레와 같은 공생 파트너에게 영양과 에너지를 제공한다고 보고되었습니다[3,4,5,6]. 슈도모나스(Pseudomonas) 및 스트렙토마이세스(Streptomyces)와 같은 일부 공생 박테리아는 병원성 미생물 및 포식자로부터 파트너를 보호하기 위해 폴리케타이드 독소 및 항생제를 생산할 수도 있습니다[7, 8]. 이에 따라 일부 곤충은 mycangia와 같은 주요 관련 곰팡이를 보호, 운반 및 전달하기 위한 다양한 전략을 발전시켰습니다[9, 10]. 이러한 미생물-무척추동물 상호작용은 수백만 년의 진화 과정에서 형성되고 지속되었습니다[11]. 공생관계의 성립에는 시간과 공간이 겹치는 공생파트들의 발달적 일관성이 요구된다. 그러나 연구의 주요 초점은 잘 확립된 공생 관계를 조사하는 것이었고, 새로운 공생 관계를 확립하는 과정은 상대적으로 불분명합니다.

실제로, 침입종은 종종 토착종과 새로운 공생 관계를 신속하게 확립하는 능력을 나타내며, 이를 통해 소수의 침입자 개체군이 겪는 병목 현상을 개선하는 데 눈에 띄는 기능을 맡습니다[1, 12]. 공생 미생물은 침입종의 성공적인 정착에 유익한 요소로서 적합한 파트너 역할을 합니다[13]. 예를 들어, 일부 목본 식물은 토양 곰팡이와 외생균근 연합을 형성하지 않고서는 성공적으로 도입될 수 없습니다[14]. 반대로, 침입성 유기체는 새로 침입한 지역에서 새로운 유익한 공생 파트너를 만나면 정착을 가속화할 수 있습니다[15, 16]. 예를 들어, 북미가 원산지인 소나무선충(PWN)은 중국에 침입한 후 빠르게 토종 청반점균인 Sporothrix sp.1과 새로운 공생 파트너십을 형성했습니다. 이는 선충의 번식 능력을 향상시키고 새로운 생태 환경에서 성공적인 식민지화를 촉진했습니다[17]. 더욱이, 침입 유기체는 침입 지역에서 새로 연합된 곰팡이 파트너의 확산을 더욱 촉진하여 주요 생태학적 틈새를 차지할 수 있습니다[15, 16]. 새로운 공생 상호작용을 탐구해야 할 때 관련 파트너의 시간과 공간에서 생명주기를 양측으로 조정하는 대사산물.