白僵菌ERL836通过抑制日本松天牛脂肪体氧化磷酸化和免疫反应促进致病性的机制研究

为解决化学防治日本松天牛（JPSB）导致的抗药性和环境污染问题，研究人员开展白僵菌ERL836的致病机制研究，通过RNA-seq分析发现该菌通过上调宿主丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin）基因抑制脂肪体免疫反应，同时下调氧化磷酸化通路减少能量代谢，为开发新型生物杀虫剂提供理论依据。

　　

松材线虫病被称为"松树癌症"，其传播媒介日本松天牛（Monochamus alternatus）的防治长期依赖化学杀虫剂，但由此引发的环境污染和抗药性问题日益严峻。在这一背景下，利用昆虫病原真菌——尤其是白僵菌（Beauveria bassiana）——进行生物防治成为研究热点。然而，传统真菌防治方法存在田间应用困难、孢子萌发率低等瓶颈，且对宿主防御机制特别是关键代谢器官脂肪体的作用机制知之甚少。

针对这些科学问题，全北国立大学的研究团队在《Journal of Invertebrate Pathology》发表了创新性研究。他们选取具有强致病力和耐热性的白僵菌ERL836菌株，通过转录组学揭示了该真菌如何通过"双管齐下"的策略攻克日本松天牛的防御系统：一方面抑制脂肪体的能量工厂——氧化磷酸化通路，另一方面激活丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin）基因来瓦解宿主的免疫防线。

研究采用三大关键技术：剂量梯度生物测定验证ERL836的致死效应（1×10⁶-1×10⁸ conidia/ml）；时间序列RNA-seq分析感染后2天与4天的脂肪体转录组动态；系统发育分析比较宿主与病原菌serpin基因的进化关系。样本采用商业公司提供的标准饲养种群，确保实验可重复性。

【Insect】部分显示研究建立了规范的昆虫饲养体系，通过温度调控打破幼虫滞育，为实验提供生理状态一致的成虫。

【Dose-dependent virulence】证实ERL836具有浓度依赖性致死效应，1×10⁸ conidia/ml处理12天可实现100%死亡率。电镜观察发现菌丝穿透体壁后引发活跃的孢子增殖，这种"死后传播"特性极具田间应用价值。

转录组分析获得关键发现：

1. 能量代谢方面，氧化磷酸化通路基因呈现"先升后降"的震荡模式，2天时上调2倍但4天时显著下调，表明真菌逐步瓦解宿主的能量供应；
2. 免疫调控方面，Spn42和SRPN2等serpin基因持续上调，这些与真菌serpin亲缘关系近的抑制剂可能通过干扰Toll/IMD通路（昆虫主要免疫通路）抑制抗菌肽产生；
3. 系统发育分析显示宿主与病原菌serpin具有同源性，暗示真菌可能"劫持"宿主的免疫调控网络。

在讨论部分，作者提出创新性致病模型：ERL836通过serpin介导的免疫抑制实现快速定殖，同时下调氧化磷酸化减少宿主防御所需的能量供给。这种"免疫麻痹+能量断供"的双重机制为解释高毒力表型提供了分子基础。相比前人全虫转录组研究，该工作首次聚焦脂肪体——这个兼具免疫中枢和代谢枢纽功能的关键器官，发现serpin可能是决定感染速度的"分子开关"。

该研究的现实意义在于：为开发基于免疫干扰的新型生物农药提供靶点；揭示真菌与宿主的协同进化关系；提出的"薄膜覆盖法"解决了田间应用中温湿度控制的难题。未来研究将深入解析真菌效应蛋白如何特异性激活宿主serpin，这对设计精准防控策略具有重要指导价值。