由日本国立研究开发法人农业与食品产业技术综合研究机构生物机能利用研究部门的大鹫友多研究员、阴山大辅组长助理和宫崎大学农学部植物生产环境科学科的安达铁矢副教授等人组成的研究团队发现，以粉虱和蓟马等农业害虫为食的天敌昆虫烟盲蝽广泛感染的共生细菌--立克次氏体，可使受感染雌虫繁殖后代的数量显著增加。研究表明，立克次氏体等共生细菌的感染状况对烟盲蝽的高效繁殖非常重要，通过共生细菌优化烟盲蝽的繁殖效率，就可以改进利用天敌昆虫防治害虫的技术。
图1天敌昆虫烟盲蝽（供图：农研机构）
许多昆虫体内都含有共生细菌。共生细菌通过母子垂直感染的方式传播，通常不会在感染的个体之间水平传播。一些共生细菌具有为昆虫提供营养或影响昆虫的繁殖功能，如导致昆虫不孕或性别比例失调。然而，人类对共生细菌的实际功能知之甚少，对许多共生细菌的功能仍然未知。解明其功能有望增强天敌昆虫的功效，并可将其应用于害虫防治。
烟盲蝽作为捕食粉虱和蓟马等害虫的天敌昆虫，被用于生产天敌制剂和本土化天敌已在各地推广应用。目前已在烟盲蝽体内发现了立克次氏体和沃尔巴克氏菌等共生细菌。在日本各地采集到的烟盲蝽个体的立克次氏体感染率为21%～96%，数据因地区而异。而立克次氏体的功能此前并未得到明确。
研究团队将感染立克次氏体的品系和通过抗生素去除立克次氏体的非感染品系的雌性和雄性烟盲蝽按4种组合模式进行交配，调查了不同交配模式下的产卵量和孵化率。
结果表明，各组合模式的产卵量相似，均为每6天约产20枚卵。然而，只有感染的雄性和非感染的雌性组合的孵化率为0%，其他组合均有约60%～80%的卵孵化。
只有在感染共生细菌的雄性和非感染的雌性交配时，卵才不会孵化，这种现象被称为细胞质不亲和性。已知的会导致细胞质不亲和性的共生细菌有沃尔巴克氏菌和Cardinium等几种。此次研究首次揭示了立克次氏体会引发细胞质不亲和性，此前该共生细菌已在粉虱和蚜虫等多种昆虫体内发现。
通过基因系谱分析，立克次氏体可分为几个群，但与烟盲蝽共生的立克次氏体与在蝽象和蚜虫等昆虫体内广泛存在的Bellii组群立克次氏体属细菌关系密切。该组群不同于带有通过螨虫和虱子传播的病原性立克次氏体的Spotted fever组群和Typhus组群。
利用天敌昆虫防治害虫的效果能否持续，关键在于在田间或栽培室放养的雌雄天敌昆虫后能否维持足够的种群数量。本次研究成果表明，在室内实验中，感染共生细菌立克次氏体的天敌昆虫烟盲蝽有利于高效繁殖。今后，有望在田间或栽培室中实际验证感染共生细菌立克次氏体的烟盲蝽的繁殖效率及其抑制害虫的能力，从而实施优化天敌昆虫性能的害虫防治技术。
此外，进一步调查野生烟盲蝽种群中细胞质不亲和性的发生频率以及野外环境的实际情况，有望在不同地域条件下进行更广泛的应用。
共生细菌立克次氏体的同类广泛存在于蝽象、粉虱和蚜虫等与农业害虫物种中。未来若能明确共生细菌立克次氏体造成细胞质不亲和性的主基因和分子机制，将有望开发出控制多种害虫繁殖的害虫防治新技术。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Proceedings of the Royal Society B
论文：Rickettsia induces strong cytoplasmic incompatibility in a predatory insect
DOI：doi.org/10.1098/rspb.2024.0680
