Gut microbiota metagenomics and mediation of phenol degradation in Bactrocera minax (Diptera, Tephritidae)

生物 肠道菌群 铁杉科 微生物学 基因组 细菌 粪肠球菌 微生物群 植物 有害生物分析 生物化学 遗传学 基因 金黄色葡萄球菌
作者
Shuai Cao,Xueming Ren,Guijian Zhang,Haoran Wang,Bingbing Wei,Changying Niu
出处
期刊:Pest Management Science [Wiley]
卷期号:80 (8): 3935-3944 被引量:1
标识
DOI:10.1002/ps.8096
摘要

Abstract BACKGROUND Gut microbiota mediating insect–plant interactions have many manifestations, either by provisioning missing nutrients, or by overcoming plant defensive reactions. However, the mechanism by which gut microbiota empower insects to survive by overcoming a variety of plant secondary metabolites remains largely unknown. Bactrocera minax larvae develop in immature citrus fruits, which present numerous phenolic compounds that challenge the larvae. To explore the role of gut microbes in host use and adaptability, we uncovered the mechanisms of phenol degradation by gut microbes using metagenomic and metatranscriptomic analyses, and verified the degradation ability of isolated and cultured bacteria. Research on this subject can help develop potential strain for the environmental friendly pest management operations. RESULTS We demonstrated the ability of gut microbes in B. minax larvae to degrade phenols in unripe citrus. After antibiotic treatment, coniferyl alcohol and coumaric aldehyde significantly reduced the survival rate, body length and body weight of the larvae. The metagenomic and metatranscriptomic analyses in B. minax provided evidence for the presence of genes in bacteria and the related pathway involved in phenol degradation. Among them, Enterococcus faecalis and Serratia marcescens , isolated from the gut of B. minax larvae, played critical roles in phenol degradation. Furthermore, supplementation of E. faecalis and S. marcescens in artificial diets containing coniferyl alcohol and coumaric aldehyde increased the survival rate of larvae. CONCLUSION In summary, our results provided the first comprehensive analysis of gut bacterial communities by high‐throughput sequencing and elucidated the role of bacteria in phenol degradation in B. minax , which shed light on the mechanism underlying specialist insect adaption to host secondary metabolites via gut bacteria. © 2024 Society of Chemical Industry.
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