紅脂大小蠹（Dendroctonusvalens）原產于北美，是我國重要的外來林業入侵害蟲,主要為害的寄主為廣泛生長于我國的特有樹種油松等松樹。1999年在山西首次暴發成災，然后迅速蔓延擴散至河北、河南及北京周邊地區。目前，我國山西、河南、陜西、青海、河北、北京、內蒙古自治區、遼寧均有分布。紅脂大小蠹的入侵，已導致近1000余萬株健康樹木死亡。，

孫江華研究團隊一直致力于紅脂大小蠹入侵機制的研究，以信息化合物介導的紅脂大小蠹-寄主油松-伴生真菌-共生細菌互作為切入點，闡明了紅脂大小蠹、本地種黑根小蠹、伴生真菌、伴生細菌和寄主的協同入侵機制，提出并驗證了入侵種與本地種之間互惠的“化學信息調控”和與伴生菌“共生入侵”以及“返入侵” 3個假說（New Phytol2010;Ecology 2011；Annu RevEcol Evo and Syst 2016），明析了信息流調控的入侵害蟲-寄主植物-伴生真菌-細菌相互作用，構建了昆植關系中的跨四界化學信息互作模型（Microbiome 2018）;闡明了細菌揮發物調控的多物種參與的蟲菌共生關系的維持機制，揭示了調節紅脂大小蠹-伴生菌間共生關系碳源分配的化學信號分子與調控策略（ISME J 2017; ISME J 2020）。基于植物－害蟲—共生微生物之間的化學通訊機理，分離鑒定了紅脂大小蠹的植物源和昆蟲源聚集信息素和抗聚集信息素，集成了以信息素推/拉控制技術為核心的紅脂大小蠹監測、檢疫、防控綜合技術體系并在發生區得到推廣應用（Annu Rev Entomol 2013）。近日該研究團隊在紅脂大小蠹入侵機制方面取得系列新進展。

1、通過多組學分析與功能研究，揭示了紅脂大小蠹伴生微生物可以作為其體外降解系統幫助其降解寄主油松中具有拒食效應的碳源D-松醇，協助紅脂大小蠹入侵與爆發成災（圖1）。該研究成果從寄主適應的角度進一步闡釋了伴生微生物在紅脂大小蠹-伴生真菌L. procerum這一共生入侵復合體入侵成災中的作用機制，豐富和完善了蟲菌共生入侵理論。相關成果“Symbiotic microbes aid host adaptation by metabolizing a deterrent host pine carbohydrate D-pinitol in a beetle-fungus invasive complex”以河北大學為第一單位發表于Science Advances（IF₅= 16.8955，中科院1區TOP，DOI: 10.1126/sciadv.add5051），我校劉芳華副教授為第一作者，孫江華教授為通訊作者，康志偉副教授參與部分工作。

圖1伴生微生物介導的紅脂大小蠹入侵共生體對寄主不利碳源D-松醇的適應策略

2、利用三代Pacbio測序+10x genomics、Hic輔助組裝，獲到紅脂大小蠹高質量基因組（圖2）。該研究成果探討了入侵種紅脂大小蠹成功入侵的遺傳基礎及入侵擴散路徑。相關成果“Chromosome-level genome assembly and population genomic analyses provide insights into adaptive evolution of the red turpentine beetle,Dendroctonusvalens”以河北大學為第一單位發表于BMC Biology（IF₅= 8.641，DOI: 10.1186/s12915-022-01388-y），我校劉柱東研究員為第一作者，孫江華教授為通訊作者。

圖2紅脂大小蠹基因組

3、通過轉錄組學篩選了厭氧條件下腸道細菌轉換信息素的關鍵基因（醛脫氫酶ALDH1），并采用同源重組技術獲得突變體進一步驗證了該基因為腸道細菌轉換紅脂大小蠹信息素的關鍵基因。相關成果“The effect of inactivation of aldehyde dehydrogenase on pheromone production by the gut bacteria of an invasive tree killer bark beetle,Dendroctonusvalens”以河北大學為第二單位發表于Insect Science（IF₅= 3.233，中科院1區TOP，DOI: 10.1111/1744-7917.13101），我校孫江華教授為通訊作者。

此外，該團隊成員康志偉副教授作為第一作者，劉芳華副教授作為通訊作者，以河北大學為第一單位在Microbiology Spectrum（IF = 9.043，中科院1區TOP，DOI: 10.1128/ spectrum.04006-22）發表了環境和共生菌介導的豌豆蚜翅的非遺傳多型的論文；該團隊成員忙定澤校聘研究員作為第一和通訊作者，以河北大學為第一單位在Insect Biochemistry and Molecular Biology（IF = 4.421, DOI: 10.1016/j.ibmb.2022.103858）發表了家蠶糖受體的論文。團隊有關松材線蟲微生物溯源/關鍵種分析的研究成果分別發表于Microbiology Spectrum（IF = 9.043,中科院1區TOP，DOI: 10.1128/spectrum.00783-22）和 Frontiers in Plant Science（IF= 6.627, DOI: 10.3389/fpls.2022.856841），孫江華教授作為通訊作者，河北大學為第一單位。

上述工作得到了國家自然基金委基礎科學中心項目，國家重點研發計劃，國家自然科學基金面上/青年項目，河北省創新群體等項目資助。

（生命科學學院、科學技術處供稿）