三种易受翡翠灰螟（Agrilus planipennis）侵害的北美梣树（Fraxinus spp.）中，韧皮部微生物群与代谢组之间的关联

《Environmental Microbiome》：Associations between phloem microbiota and metabolomes in three North American ash species (Fraxinus spp.) susceptible to emerald ash borer (Agrilus planipennis)

　　

摘要

背景

微生物在其植物和昆虫宿主的生存与适应性中发挥着关键作用，包括入侵物种。翡翠灰螟（Agrilus planipennis, Fairmaire；简称EAB）是一种来自亚洲的入侵昆虫。它对北美森林生态系统构成了严重威胁，导致许多易感的本土白蜡树（Fraxinus）物种死亡。虽然先前的研究已经揭示了易感北美白蜡树物种与其更具抗性的亚洲同类在特定植物防御代谢物方面的差异，但迄今为止，针对EAB侵染时这些广泛存在的代谢物谱及其与韧皮部微生物群落的相互作用的研究还很少。本研究旨在分析三种易感的北美本土白蜡树物种（F. pennsylvanica（绿蜡树）、F. nigra（黑蜡树）和F. americana（白蜡树）的韧皮部相关微生物群落以及它们与韧皮部代谢物的关系。

结果

通过使用宏条形码技术来表征与幼虫肠道和宿主树木韧皮部相关的微生物群落，并通过广泛靶向的代谢组学方法建立这些白蜡树物种的全球韧皮部代谢组谱，我们研究了不同物种间韧皮部微生物群落和代谢物在EAB侵染情况下的差异及其关联。多变量分析显示，所有白蜡树物种的真菌群落都有所不同，而F. pennsylvanica（绿蜡树）所携带的细菌群落与黑蜡树不同。只有黑蜡树的韧皮部代谢谱与EAB攻击症状显著相关，并且具有最多差异丰富的细菌分类单元。相比之下，绿蜡树的幼虫肠道细菌群落与其他白蜡树物种不同。绿蜡树显示出与其他两种物种不同的整体代谢谱，并且差异调节的代谢物数量最多，而黑蜡树的数量最少。绿蜡树和白蜡树在萜类化合物的表达上表现出强烈的上调趋势，其中一些化合物与绿蜡树韧皮部或EAB幼虫肠道中的微生物群落有显著关联。

结论

我们的研究结果首次比较了三种易感北美白蜡树物种的韧皮部相关微生物群落和代谢组及其对EAB的反应。我们发现，绿蜡树中的微生物群落和代谢物对EAB侵染的反应与其他白蜡树物种不同，并且我们识别出一些与韧皮部微生物群落或EAB幼虫肠道中的微生物群落有显著关联的特定代谢物。这些发现为宿主相关微生物群落和代谢组在不同物种间的变异性及其对入侵昆虫的反应提供了新的见解。