肠道微生物群是动物维持营养吸收、免疫防御和生理稳态的重要组成部分。对于家蚕而言,肠道菌群不仅影响其生长发育和健康状态,也直接关系到人工饲料养蚕的稳定性与生产效率。然而,在人工饲料饲育条件下,家蚕更容易出现肠道菌群失衡、条件致病菌扩增以及抗病力下降等问题。宿主究竟如何感知肠道菌群波动,并及时调节免疫反应以维持肠道稳态,长期以来仍缺乏清晰认识。
2026年2月13日,西南大学赵萍教授、夏庆友教授团队在国际期刊《Insect Biochemistry and Molecular Biology》在线发表题为“Microbiota-responsive BmMBF2-11 limits dysbiosis and promotes intestinal immune homeostasis in the silkworm”的研究论文。该研究首次鉴定出家蚕中肠高表达的微生物响应因子 BmMBF2-11,揭示其在响应肠道微生物扰动、限制肠道菌群失衡、促进抗菌肽表达以及增强宿主肠道抗菌防御中的重要作用,为解析鳞翅目昆虫肠道微生态调控机制及改良人工饲料养蚕健康管理提供了新的分子靶点。
从菌群波动中锁定关键调控因子
研究团队以桑叶饲养、人工饲料饲养以及人工饲料补充蒙氏肠球菌三种条件下的家蚕中肠为研究对象,结合RNA-seq和组织表达分析,筛选出一个对肠道菌群扰动高度敏感的候选基因BmMBF2-11。研究发现,该基因在家蚕中肠中特异高表达,并且在人工饲料相关菌群失衡以及多种条件致病菌口服感染后迅速上调,其表达水平与肠道细菌负荷呈显著正相关,提示其可能是宿主感知肠道微生物变化的重要调控节点。
维持菌群平衡,抑制机会致病菌过度扩增
为进一步解析其功能,研究团队构建了BmMBF2-11敲除品系和中肠特异过表达品系,并结合16S rRNA测序、菌落计数和感染实验系统分析其生物学作用。结果表明,无论在桑叶饲养还是人工饲料饲养条件下,BmMBF2-11缺失都会导致家蚕肠道总细菌负荷升高、菌群多样性下降以及群落结构明显重塑,尤其容易引起Enterococcus等机会致病菌异常扩增。相反,BmMBF2-11的存在有助于抑制潜在有害菌过度繁殖,维持肠道微生态平衡。
增强抗菌肽反应,提升宿主抗感染能力
研究还发现,BmMBF2-11能够显著促进多种抗菌肽基因的诱导表达,包括Gloverin、Lebocin、Defensin、Cecropin和Attacin等。在口服蒙氏肠球菌和葡萄球菌后,BmMBF2-11过表达家蚕表现出更强的抗菌肽应答,而敲除家蚕则出现广泛的抗菌肽表达受抑。进一步的体内清除实验表明,BmMBF2-11缺失会削弱家蚕对肠道机会致病菌的清除能力,并降低感染后的存活率;过表达则可在一定程度上提高宿主生存优势。该研究说明,BmMBF2-11是连接“菌群扰动感知”与“抗菌免疫输出”的关键分子,能够帮助宿主将肠道微生物变化转化为适度而有效的免疫反应。
为人工饲料养蚕和昆虫微生态调控提供新思路
MBF2家族蛋白此前多被认为与转录共激活相关,而本研究首次将其直接与家蚕肠道菌群稳态调控和抗菌免疫应答联系起来,拓展了该家族蛋白的功能认知。总体而言,该研究表明,BmMBF2-11是家蚕维持肠道菌群平衡的重要宿主因子,在不同饲养条件下可通过促进抗菌肽表达、限制条件致病菌扩张来维持肠道健康。该成果不仅深化了对鳞翅目昆虫肠道微生态调控机制的理解,也为人工饲料配方优化、益生菌干预和抗病品系选育提供了理论依据与潜在分子靶标。
西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心何清秀为论文第一作者,赵萍教授和夏庆友教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目(32030103、32570592)、国家重点研发计划项目及重庆市技术创新与应用发展专项资助。