1月23日，江蘇省農業(yè)科學(xué)院植保所水稻蟲(chóng)害防控研究團隊的合作研究成果在國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊Proceedings of the National Academy of Sciences （PNAS） 在線(xiàn)發(fā)表，論文題為“The microbiome stabilizes circadian rhythms in the gut” （共生菌穩定昆蟲(chóng)腸道生物鐘節律）。團隊首席專(zhuān)家方繼朝研究員和美國賓夕法尼亞大學(xué)Amita Sehgal教授為論文共同通訊作者，團隊骨干張月亮研究員為第一作者。

 

　　相對穩態(tài)的生物鐘節律對生物體的發(fā)育、健康等至關(guān)重要。生物體為適應地球自轉帶來(lái)的24h光照和溫度變化，進(jìn)化了以時(shí)鐘基因為核心調控元件的生物鐘響應機制。歸根結底，各種疾病的產(chǎn)生都源于生物鐘節律短期或長(cháng)期失衡。對生物鐘節律分子機制的研究，獲得2017年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎。而腸道共生菌對宿主生物的營(yíng)養、免疫及神經(jīng)發(fā)育等也有重要作用。但迄今為止，共生菌是否對宿主生物鐘節律產(chǎn)生影響還不清楚。

 

　　該研究利用16s-rRNA和RNA-Seq分析發(fā)現，當宿主昆蟲(chóng)缺失內在生物鐘節律（時(shí)鐘基因突變）時(shí)，為更好地應對限食等外界節律改變，宿主需要啟動(dòng)部分保守的腸道共生菌震蕩節律來(lái)彌補生物鐘功能的缺失，即昆蟲(chóng)的時(shí)鐘基因干擾其腸道共生菌節律；而另一方面，腸道共生菌顯著(zhù)改變宿主昆蟲(chóng)腸道基因表達節律。缺失腸道共生菌這道屏障，則宿主昆蟲(chóng)的生物鐘節律更易于震蕩（震蕩基因數量和震幅顯著(zhù)增加，但相位不變）。通過(guò)人為的時(shí)差改變，我們發(fā)現有共生菌的腸道竟能與中速神經(jīng)生物鐘節律同步，并且腸道共生菌在生物鐘節律轉換中起到重要的緩沖作用。

 

　　機制分析發(fā)現，腸道共生菌主要通過(guò)調控核心時(shí)鐘基因（無(wú)菌腸道核心時(shí)鐘基因Per、Tim等震幅顯著(zhù)增高）、關(guān)鍵轉錄因子及組氨酸乙酰化節律來(lái)實(shí)現這一過(guò)程。
 

　　該研究成果為豐富害蟲(chóng)防治策略、開(kāi)拓綠色防控技術(shù)及更好地利用共生菌，提供了重要依據。

 

　　該研究得到我院雙向博士后項目、國家自然科學(xué)基金面上項目和國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目的支持。

 

　　論文鏈接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2217532120