农林生态系统Cd污染：一种影响球孢白僵菌致病性的非生物环境因子

[目的]评估重金属暴露对昆虫病原真菌致病性的影响趋势,阐明重金属暴露影响昆虫-病原真菌互作的机制。[方法]分析Cd暴露下舞毒蛾幼虫对球孢白僵菌的敏感性,以及测定Cd暴露对球孢白僵菌菌丝生长、毒素含量、致病性、孢子萌发、孢子抗逆的影响。[结果]1)真菌敏感性分析:Cd暴露下舞毒蛾幼虫对球孢白僵菌的敏感性增强。2)敏感性增强的机制分析:真菌侵染后,Cd处理组活虫的球孢白僵菌含量和死虫的菌丝包裹指数均显著低于对照组;Cd暴露显著损伤了球孢白僵菌的菌丝结构;Cd暴露下球孢白僵菌菌丝生长速率、产孢量随暴露浓度的增加而显著降低;在低Cd和高Cd处理的球孢白僵菌菌丝中,共分别鉴定出 15 种(包括 5 种差异上调和 10 种差异下调)和 39 种(包括 9 种差异上调和 30 种差异下调)真菌毒素差异代谢物;真菌侵染之前或之后,经 Cd 预暴露的舞毒蛾幼虫的营养物质含量,以及三羧酸循环和糖酵解通路关键基因表达量,均显著低于未经Cd预暴露的幼虫;在Cd与真菌联合处理组,海藻糖回补显著缓解了幼虫的营养缺陷和降低了幼虫的死亡率;海藻糖回补显著增加了 Cd 处理下舞毒蛾幼虫的体液免疫,但未回升幼虫的细胞免疫。3)真菌致病性分析:与未处理的球孢白僵菌相比,低Cd处理组球孢白僵菌对幼虫的致死率显著升高,而高Cd处理组的致死率显著降低;Cd暴露下球孢白僵菌的孢子萌发率和抗逆性随暴露浓度的升高显著降低;孢子的疏水性和附着性在低 Cd 处理组显著增强,而在高Cd处理组显著降低;转录组分析发现,Cd暴露下孢子萌发率的降低与细胞生长、分化和能量代谢通路的紊乱有关、孢子抗逆性的降低与细胞外结构和细胞骨架通路的紊乱有关、孢子的疏水性和附着性受细胞壁/膜/包膜生物发生通路的调控。[结论]Cd暴露增强了舞毒蛾幼虫对球孢白僵菌的敏感性,且真菌与幼虫的能量竞争趋势加剧是幼虫敏感性增强的主要原因;Cd暴露对真菌致病性的影响因暴露浓度不同而异,孢子疏水性和附着性的增强是造成低浓度暴露下致病性增强的主要原因。