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宁波大学:阐述森林昆虫与其共生微生物对木质纤维素的消化和利用策略

发布时间:2020-11-12 阅读数:796

       木质纤维素是地球上最丰富的生物质资源,由于其具有复杂且稳定的化学结构,因而难以被多数动物直接消化利用,但有些森林昆虫能够以木质纤维素类生物质为主要食物来源。昆虫是如何消化和利用木质纤维素一直是全球科学家关注的重大科学问题。近日,宁波大学李鸿杰研究员等受邀在昆虫学年评《Annual Review of Entomology》(影响因子16.668)上发表了题为“Symbiont-mediated digestion of plant biomass in  fungus-farming insects”的综述性文章,评述了培植真菌昆虫与共生微生物如何协同消化和利用植物木质纤维素。此项研究获得国家自然科学基金(31500528)和宁波大学王宽诚基金的支持。

       该研究系统地论述了切叶蚁、培菌白蚁、培菌甲虫和木胡蜂等四大类森林昆虫与其共生微生物差异化的植物木质纤维素消化和利用策略。其中切叶蚁系统中共生真菌主要负责植物生物质的消化,真菌分泌消化酶,将植物转化为蚂蚁宿主可利用的营养物质;培菌白蚁的肠道微生物组在植物纤维的预处理过程中起着重要作用;培菌甲虫和木胡蜂则更多依赖于体外共生细菌来实现木质纤维素的降解。

       研究还论述了近期有关昆虫、真菌和细菌的基因组学、宏基因组学和蛋白质组学等“多组学”研究进展,上述研究不仅揭示了这些森林昆虫消化植物纤维的机理,而且有利于发现新的木质纤维素降解相关酶系。新兴的“组学”研究视角不仅有助于发掘以前未被认知的共生微生物类群及其相关功能微生物组的群落结构,也有助于探明昆虫宿主、共生细菌和真菌在植物生物质降解过程中的生物学功能。本综述将为培菌昆虫-共生微生物互作和生态适应机制中的共生微生物的生物学功能差异性和互补性提供新视角,也为进一步昆虫共生微生物的资源化开发与利用指明了路径。

       该综述由宁波大学植物病毒学研究所的李鸿杰研究员、美国威斯康星大学麦迪逊分校Soleil E. Young和Cameron R. Currie教授、丹麦哥本哈根大学Michael Poulsen教授共同完成,李鸿杰研究员为该论文的第一作者,宁波大学和农产品质量安全危害因子与风险防控国家重点实验室为第一通讯单位。

 
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