Бактериальный симбионт и растительный вирус повышают приспособленность насекомого, индуцируя физические защиты против грибковых паразитов

Дефенсивные симбиозы, при которых полезные микробы защищают хозяев от естественных врагов, широко распространены среди животных и растений, однако лежащие в их основе механизмы остаются слабо изученными. Полевые обследования и лабораторные анализы показали, что инфицирование инвазивной белокрылки Bemisia tabaci бактериальным симбионтом Rickettsia и растительным бегонавирусом (begomovirus) положительно коррелировало между собой, но каждый из них отрицательно коррелировал с паразитарной грибковой инфекцией (Beauveria bassiana) у хозяина. Мы показываем, что бегонавирус обеспечивал устойчивость белокрылки к паразитарному грибу, индуцируя экспрессию генов пути синтеза хитина у белокрылок и укрепляя кутикулу за счёт усиления производства хитина. Факультативный симбионт Rickettsia способствовал формированию кутикулы и тем самым вызывал физическую защиту против энтомопатогенного гриба через метаболическое сотрудничество с обязательным симбионтом Portiera в синтезе фенилаланина и тирозина у белокрылок, которые используются для генерации кутикулярных белков и пигментов. Мутация генов хитиназы и протеазы у B. bassiana снижала способность гриба заражать белокрылок. Подавление формирования кутикулы белокрылок путём ингибирования синтеза хитина и фенилаланина облегчало грибковую инфекцию. Таким образом, бегонавирус и Rickettsia оказывают конвергентное влияние на защиту кутикулы у белокрылок, воздействуя на разные молекулярные пути. Такие дефенсивные симбиозы, по-видимому, способствуют жизнеспособности B. tabaci в полевых условиях, и наши результаты показывают, что взаимодействия между хозяином, полезными микробами и патогенами имеют важные последствия для экологии и эволюции насекомых. В работе также предлагаются направления управления вредителями посредством использования дефенсивных микробов и таргетирования кутикулы хозяина.