[郭志鴻] 蚊科昆蟲共生菌的水平基因轉移與轉錄調控

    共生菌的演化是塑造生物多樣性的重要因素,而螺旋菌質體屬因為佔有多樣的生態棲位而成為研究此課題的模式系統。本實驗室先前研究台灣兩個與蚊科昆蟲共生的螺旋菌質體物種,發現它們雖然親緣關係非常接近,卻在基因內容上有相當大的差異。其中具致病性的S. taiwanense曾藉由水平轉移從其他細菌獲得致病基因glpO,而不具致病性的S. diminutum則缺乏此基因。為進一步探討這群細菌的演化史與基因調控,本研究進行演化基因體學分析,並利用轉錄體學工具探討此二物種對葡萄糖濃度的基因調控反應。結果發現相當多由Mycoides-Entomoplasmataceae菌群取得的外來基因,且數個外來基因皆比由祖先垂直遺傳所得的基因有較高的表現量,顯示這幾個外來基因可能在功能上取代原有的基因。此外,S. taiwanense新獲得的致病基因及其他相關基因會在葡萄糖濃度降低時有較高的表現量,顯示這些外來基因已被納入調控管理,且其致病性可能是一種對環境壓力的反應。總結而言,雖然基因缺失是共生菌演化最重要的因素之一,此研究顯示藉由水平轉移獲取新基因對於兼性共生菌對抗基因缺失及促成生態棲位的分化亦扮演相當關鍵的角色。

Lo WS, Kuo CH* (2017) Horizontal acquisition and transcriptional integration of novel genes in mosquito-associated Spiroplasma. Genome Biology and Evolution 9: 3246-3259. DOI: 10.1093/gbe/evx244

https://doi.org/10.1093/gbe/evx244