清华大学基础医学院程功教授团队于2024年10月12日在《Current Opinion》系列综述期刊《Current Opinion in Insect Science》上发表了特邀综述文章，题为《Microbial interactions shaping host attractiveness: insights into dynamic behavioral relationships (微生物调控昆虫行为：解析多维度行为关系的奥秘)》的特邀综述文章。该综述全面总结了微生物影响昆虫行为方面的研究进展，并对未来该领域的研究工作作出了展望。
在漫长的进化历程中，微生物与昆虫形成了多种形式的互作关系。微生物通过产生可被昆虫识别的化学信号物质、参与昆虫或寄主信息化合物的合成等方式可影响昆虫对其寄主的定位和选择行为，同时，微生物在对昆虫种内和种间关系的调控中也发挥非常重要的作用（图1）。
图1 微生物对昆虫吸引行为的影响
1 人体皮肤微生物的挥发物对蚊虫行为的影响
皮肤微生物对于维持机体皮肤稳态、发挥皮肤的屏障功能有着重要作用。新鲜的无味汗液经过皮肤微生物代谢后释放出种类丰富的挥发物，对蚊虫吸引行为具有非常重要的调控作用。由于不同个体释放出的微生物挥发物呈现一定差异，并且同一个体的微生物挥发物的种类和含量与其身体健康状态直接相关，因此不同个体对蚊虫的吸引作用在一定程度上呈现差异。分析不同情况下释放的微生物挥发物差异组分，将可能鉴定出更多蚊虫引诱剂成分，根据鉴定出的挥发物来锁定产生目标挥发物的皮肤微生物，开发相应的口服药物或者皮肤涂抹产品，可以针对性地对皮肤微生物进行干预，从而在一定程度上调控个体释放的蚊虫引诱剂成分，来更好地实现对蚊虫及相关蚊媒传染病的防控。
2 植物共生微生物的挥发物对昆虫行为的影响
植物表面拥有多重生态位，为微生物的栖息造就了丰富的营养环境，有利于微生物的生长及繁殖。植物共生微生物在调节植物生理生态方面发挥着重要作用，对于开发绿色植物保护策略及维护植物健康起到至关重要的作用。微生物及其挥发物介导的植物与昆虫相互作用是近年来研究的热点，由于微生物代谢产物较为丰富，可以调控植物体表散发的挥发物成分及含量，直接影响昆虫对植物的取食行为。但是目前的研究尚存在一定的局限性，大多数研究表明植物微生物可以影响昆虫的取食行为，然而微生物影响植物挥发物产生的机制尚不清楚。因此，深入探索微生物介导的“昆虫-植物”化学生态学，将为害虫监测与防控策略研发提供重要线索。
3 微生物的挥发物对昆虫种内及种间吸引行为的影响
昆虫个体之间形成了复杂多样的种内和种间关系，包括共生、竞争、捕食、寄生等。在昆虫的种内及种间关系中，微生物介导的化学通讯方式发挥着重要的调控作用。与传统研究观点互为补充的是，挥发物不只由昆虫本身产生，近来研究表明，寄主及相关微生物显著影响昆虫之间的化学通讯行为。微生物介导的化学通讯行为调控策略主要有两种方式：微生物自身代谢产生的化学信号物质和以寄主提供代谢底物合成的化学信号物质。因此，分析微生物介导的昆虫行为的化学通讯机制及其相关化合物的鉴定对于调控昆虫种内及种间行为具有重要指导意义。
此外，该综述对未来研究的重要科学问题提出了展望。微生物在调控昆虫与人类宿主、昆虫与植物寄主、昆虫与昆虫互作方面发挥着重要作用，而目前来源于微生物的化学信号对昆虫行为的影响常常被忽略。因此，昆虫与微生物间的互作还有更多的内容值得进一步探究，包括广泛分析发挥调控作用的微生物种类及鉴定挥发物组分，可为开发昆虫引诱剂及趋避剂提供新思路。深入阐明微生物对昆虫行为的调控机制，将为未来微生物与昆虫互作化学生态学研究奠定坚实基础。
清华大学基础医学院程功教授为本文的通讯作者，清华大学基础医学院已出站博士后张虹（现为中国农业科学院蜜蜂研究所研究员）和助理研究员朱毅斌为共同第一作者。本研究受到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、深圳三名工程、西南联合研究生院科技项目、中国农业科学院科技创新工程、腾讯科学基金会所设立的新基石研究员项目与科学探索奖等项目联合资助。
文章链接：DOI: 10.1016/j.cois.2024.101275
