Cooperative Microbial Metabolism Enhances Tryptophan-Mediated Insecticide Detoxification in the Fall Armyworm

生物 戒毒(替代医学) 代谢途径 夜蛾 新陈代谢 生物化学 基因 重组DNA 医学 病理 替代医学
作者
Yunhua Zhang,Wa Mo,Keyi Chen,Yichen Ding,Kaikai Mao,Hu Wan,Jizhong Zhou,Feng Ju
出处
期刊:The ISME Journal [Springer Nature]
标识
DOI:10.1093/ismejo/wraf237
摘要

Abstract The fall armyworm, Spodoptera frugiperda, is a major global agricultural pest, known for its rapid evolution of insecticide resistance. Although host genetic adaptation contributes to this trait, the role of gut symbiont-mediated metabolic pathways in promoting resistance remains poorly understood. Here, we show that besides direct biodegradation, a generalist symbiont Enterococcus casseliflavus EMBL-3 indirectly promotes chlorantraniliprole resistance by compensating for tryptophan deficiency in a maize-based diet. Metabolomics and isotope tracing identify EMBL-3 as the primary producer of tryptophan, which is subsequently converted by co-resident microbes to indoleacetic acid. Indoleacetic acid activates the aryl hydrocarbon receptor, leading to upregulation of UDP-glucuronosyltransferase, a detoxification enzyme essential for chlorantraniliprole resistance, as confirmed by CRISPR/Cas9 knockout. This tripartite EMBL-3–indoleacetic acid–UDP-glucuronosyltransferase axis defines a hierarchical symbiont-host metabolic network driving chlorantraniliprole resistance. Our findings provide a framework and targets for disrupting pest adaptability by targeting critical symbiont metabolic nodes, positioning microbiome-mediated detoxification as a universal vulnerability in resistant pests.
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