Mechanisms
Underlying Microbial Symbiosis
微生物共生的机制
作者：Mechanisms Underlying Microbial Symbiosis
出版：Academic Press
索书号：Q143/M486/2020/ Y
ISBN: 978-0-08-102987-49
藏书地点:武大外教中心
在对白蚁，蚂蚁以及树液和血液喂养者等昆虫群体的早期记录中，"组学时代"的最新研究完全改变了我们对六足动物内部共生的理解。细菌，原生生物和真菌塑造了一系列昆虫表型，补充了它们获取资源和防御的内源性能力。其他微生物利用昆虫盔甲上的凹陷，操纵昆虫细胞生物学的保守特征，在宿主种群中自私地传播。通过使用不断改进的技术，结合概念和实验的进步，科学家们现在了解了许多关键机制，这些机制支撑着昆虫相关微生物在一系列系统中的功能、调节和传播。在本卷《昆虫生理学进展》中，我们介绍了八章，重点关注共生机制，包括那些涉及食草动物、碎屑动物和供血昆虫资源获取的共生机制，以及与生殖操作和宿主防御相关的共生机制。在本导言中，我们将每一章的摘要夹在关于昆虫和微生物共生的简短历史观点和对不断增长的机械知识的影响的讨论之间。我们的结论是，了解机制带来了在不断变化的世界中管理昆虫及其影响的潜力，无论是帮助那些有益的昆虫，还是抑制病虫害传播疾病。这种理解还有望对共生中出现的复杂生物现象进行强大而广泛的理解，跨越基因，分子，细胞，生物体，种群，群落和生态系统的生物学光谱。
宿主生物如何进化并保持与微生物的特定互利关系是一个需要深入研究的基本问题。在绝大多数昆虫互利主义中，宿主——微生物的特异性是通过"伴侣保真度"机制来维持的，主要是通过从母亲到后代的直接共生体传递。这种垂直共生体传播在昆虫中非常多样化，包括卵巢传播，乳腺传递，共食，卵涂片和胶囊传播。与昆虫——微生物共生体相反，许多动物和植物不会垂直传播其共生体，而是每代从环境中获取共生体。复杂的"伴侣选择"机制正在发挥作用，以建立这些互惠主义，并在进化的时间尺度上维持它们。这种共生体传播模式，称为水平传播或环境获取，在保持特定关联的昆虫中很少见，但最近的研究描述了这种共生在少数昆虫群体中。豆虫与其肠道共生体之间的共生关系是深入研究的模型系统之一，以了解如何在具有水平共生体传播的昆虫中保持宿主 - 共生体特异性和互利相互作用。对天然昆虫种群中共生体的系统发育分析和实验室中的细菌接种测试揭示了这种共生的高度特异性，而共生细菌的突变筛选，基因组学和转录组学以及组织学观察已经确定了形态学，遗传和分子基础的基础。在本章中，我们将重点介绍在昆虫中微生物共生体的惊人多样性中观察到的共生体传播模式和机制，突出了它们可能进化的方式。
在本章中，我们介绍了肠道微生物组对三种社会昆虫（白蚁，蜜蜂和食草蚂蚁）中膳食碳源降解的贡献的研究现状。来自这些群体的昆虫可能面临类似的饮食挑战，一项新兴的研究表明，它们的肠道微生物为各种碳源的降解提供了共生解决方案。白蚁，特别是"低层"白蚁的饮食中富含可能是社会性昆虫饮食中发现的最顽固的分子——木质纤维素。下白蚁具有多样化的（>400种/肠道）原生生物和细菌群落，它们与内源性宿主纤维素酶一起工作，为宿主提供乙酸盐。以花粉，富含花粉的蜜蜂和花蜜为食的蜜蜂具有相对简单的肠道微生物组（8-10种细菌）。最近已经证明，这些细菌中的一些具有果胶酶和各种其他糖和类黄酮降解酶，并且可以为宿主提供几种分子，包括丁酸盐。在以真菌品种为食的切叶蚁中，细菌可能参与甲壳素的解聚和柠檬酸盐发酵成乙酸盐。在头足类海龟蚂蚁中，宏基因组研究表明，一些肠道细菌编码基因，用于降解花粉中发现的顽固多糖，并且可能编码来自其通常神秘饮食的其他食物的基因。在这些社会性昆虫宿主中，通过改变社会行为，促进了微生物在殖民地内和跨代的忠实传播，从而实现了与特殊微生物的忠实共生。
微生物在食草昆虫的生物学中起着至关重要的作用，过去十年为微生物共生在植物毒素解毒、操纵植物防御和防御天敌方面的突出作用提供了令人兴奋的新证据。我们按顺序提供了草食性昆虫共生体的顺序更新，特别关注最近发表的证据，以及共生体如何与植物的防御系统相互作用。虽然半代谢半翅目在很大程度上依赖于强制性微生物共生，但我们在其他三个目直翅目，Phasmatodea和Thysanoptera中没有发现共生体与宿主之间如此密切的关系。这三个目大多含有短暂的肠道共生体和/或依赖于微生物的横向转移基因。尽管在蜕变过程中发生了根本性的变化和恶劣的条件，但许多全代谢物种垂直传播共生体，并与细胞内和细胞外共生体表现出密切的联系。本书最后一章讨论了共生体在未来全球变暖情景中将发挥的作用，以及它们对植物病毒传播和现代农业的影响。
虽然氮（N）占地球空气的80%，但以可用形式存在，是食草昆虫的有限资源。此外，消耗的大部分膳食氮通过排泄而损失，进一步挑战了这些昆虫，同时限制了它们的生长和繁殖。为了应对这一挑战，许多昆虫群体已经进化出与微生物的共生关系，从而在其他不适宜居住的生态位中取得成功。这些互惠微生物通过氮回收，固定和/或升级，使用具有不同前体和生理要求的不同代谢策略，为宿主的氮经济做出贡献。在本章中，我们将重点介绍每种策略，按昆虫分类学组织我们的讨论，同时列举各种微生物和创新，这些微生物和创新已经融合在以N为中心的营养功能上。我们的概述非常重视氮回收，部分原因是最近缺乏关于这个主题的评论。在审查氮固定时，我们采取了以白蚁为中心的方法，利用了几十年来进行的广泛研究。我们还强调必需氨基酸（EAA）和前体生物合成，讨论非固定，非循环互利的互惠关系，其中共生体弥补了饮食缺陷和缺失的宿主营养生物合成途径。在这些探索中，我们讨论了草食性昆虫宿主与其通常古老的氮代谢共生体之间的特异性和进化历史。我们进一步关注饮食进化与改变共生体之间的相关性，这揭示了这些营养关系的原因和后果。最后，我们描述了支持先前以N为中心的互利论论点的证据，强调了基因组学和实验的配对如何揭示机制，同时指出共生体代谢如何塑造各种草食性六足动物的适应性和氮预算。
《微生物共生的机制》一书于2020年由Academic Press出版， Mechanisms Underlying Microbial Symbiosis
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总的说来，《微生物共生的机制》一书为想要了解微生物共生的机制的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为微生物共生的机制领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
第一章 微生物共生的机制
雅各布·拉塞尔， 凯里·奥利弗
第二章 昆虫的宿主-共生体特异性：基础机制和进化
大林椿， 彼得·默加特， 菊池义友
第三章 共生体介导的群居食性食草昆虫中膳食碳源的降解
约翰·T·沃茨，贝努瓦·贝查德
第四章 昆虫树上草食性物种的微生物共生体
安瑞克·弗拉戈， 莎朗·齐廷斯卡， 尼娜·法图罗斯
第五章 昆虫日粮中氮限制和氨基酸失衡的共生解决方案
艾莉森·汉森， 丹尼尔·佩尔斯， 雅各布·拉塞尔
第六章 昆虫共生的调节
亚历克斯·威尔逊.C
第七章 昆虫病媒共生体的功能与机制
凯文·沃格尔， 克里·库恩
第八章 昆虫防御共生体对天敌的毒素介导的保护
克里·奥利弗， 史蒂夫·帕尔曼
第九章 破坏者的工具：跨操纵共生体的常见机制主题
马修·多雷姆斯， 玛莎·亨特
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生