Decline in symbiont-dependent host detoxification metabolism contributes to increased insecticide susceptibility of insects under high temperature

生物 寄主(生物学) 新陈代谢 戒毒(替代医学) 动物 生态学 生物化学 医学 病理 替代医学
作者
Yunhua Zhang,Tingwei Cai,Zhijie Ren,Yu Liu,Maojun Yuan,Yongfeng Cai,Chang Yu,Runhang Shu,Shun He,Jianhong Li,Adam Chun-Nin Wong,Hu Wan
出处
期刊:The ISME Journal [Springer Nature]
卷期号:15 (12): 3693-3703 被引量:114
标识
DOI:10.1038/s41396-021-01046-1
摘要

Abstract The interactions between insects and their bacterial symbionts are shaped by a variety of abiotic factors, including temperature. As global temperatures continue to break high records, a great deal of uncertainty surrounds how agriculturally important insect pests and their symbionts may be affected by elevated temperatures, and its implications for future pest management. In this study, we examine the role of bacterial symbionts in the brown planthopper Nilaparvata lugens response to insecticide (imidacloprid) under different temperature scenarios. Our results reveal that the bacterial symbionts orchestrate host detoxification metabolism via the CncC pathway to promote host insecticide resistance, whereby the symbiont-inducible CncC pathway acts as a signaling conduit between exogenous abiotic stimuli and host metabolism. However, this insect-bacterial partnership function is vulnerable to high temperature, which causes a significant decline in host-bacterial content. In particular, we have identified the temperature-sensitive Wolbachia as a candidate player in N. lugens detoxification metabolism. Wolbachia-dependent insecticide resistance was confirmed through a series of insecticide assays and experiments comparing Wolbachia-free and Wolbachia-infected N. lugens and also Drosophila melanogaster. Together, our research reveals elevated temperatures negatively impact insect-bacterial symbiosis, triggering adverse consequences on host response to insecticide (imidacloprid) and potentially other xenobiotics.
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