近日，南京農業(yè)大學洪曉月教授團隊在Nature Communications期刊發(fā)表題為“Wolbachia enhances ovarian development in the rice planthopper Laodelphax striatellus through elevated energy production”的研究成果。博士生牛躍迪為論文第一作者，邴孝利副教授和洪曉月教授為論文通訊作者。該研究成果由南京農業(yè)大學洪曉月教授團隊獨立完成。

該團隊前期研究發(fā)現，水稻害蟲灰飛虱體內的Wolbachia株系wStri不僅能誘導宿主產生胞質不相容現象，還可顯著提高雌蟲的產卵量。本研究通過觀察感染與未感染Wolbachia的灰飛虱在整個產卵周期內的產卵表現，發(fā)現Wolbachia提高產卵量的關鍵機制之一，它能夠加速初羽化雌蟲的卵巢發(fā)育，促使它們更早產卵，并提前迎來產卵高峰期。轉錄組分析結果顯示，Wolbachia能系統(tǒng)性激活宿主的能量代謝通路，為卵巢發(fā)育以及卵母細胞的成熟提供能量支持。進一步研究發(fā)現，Wolbachia通過提升初羽化雌蟲線粒體復合體I的活性，增強了氧化磷酸化的效率，進而提高了卵巢發(fā)育階段線粒體的產能。而抑制線粒體產能，則會明顯干擾卵巢發(fā)育，這充分說明Wolbachia是通過增強初羽化灰飛虱的產能來推動卵巢發(fā)育。

基因組測序結果表明，Wolbachia菌株wStri擁有完整的核黃素與生物素合成通路。其中，核黃素作為復合體I的關鍵輔酶，在灰飛虱卵巢發(fā)育過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。研究人員將Wolbachia轉染至sf9細胞系后，驚喜地發(fā)現細胞內核黃素含量大幅提升，線粒體的產能也顯著增加。不僅如此，對于未感染Wolbachia的灰飛虱，在補充核黃素后，其產能水平與卵巢發(fā)育狀態(tài)均得到明顯恢復，這一現象充分證明了Wolbachia提供的核黃素對于灰飛虱卵巢發(fā)育的重要意義。進一步研究還發(fā)現，Wolbachia還會通過調控宿主的核黃素轉運蛋白slc52a3a，來影響核黃素在灰飛虱卵巢發(fā)育中的作用。當在五齡若蟲階段干擾slc52a3a的表達后，初羽化雌蟲的卵巢發(fā)育受到顯著抑制。