本网讯 近日，学校茶树种质创新与资源利用全国重点实验室杨云秋教授团队、生命科学学院龙雁华教授团队联合浙江农林大学张守科副教授团队在昆虫共生微生物与环境适应研究方面取得重要进展。相关成果以“Wolbachia-centered cytoplasmic axis links elevational mitochondrial DNA turnover with microbiome restructuring”为题，发表于国际微生物生态学领域顶级期刊《The ISME Journal》（2025 IF=10.2 中科院一区）。该研究提出“沃尔巴克氏体中心细胞质轴”概念，揭示了沃尔巴克氏体感染、线粒体DNA更替与宿主微生物组重构之间的内在联系，为理解昆虫环境适应与线粒体进化提供了新的研究视角。

山地环境在较短空间内集中了低温、紫外辐射增强等多重生态压力，是研究生物环境适应的重要天然实验系统。传统观点认为，高海拔昆虫种群中的线粒体DNA变异主要源于宿主对环境的适应性选择。然而，线粒体与沃尔巴克氏体均通过母系遗传，沃尔巴克氏体在种群中扩散时，可能带动相关线粒体单倍型同步传播，产生“细胞质搭便车”效应。

研究团队以茶小绿叶蝉为对象，在我国海拔11—2750米的79个茶园采集790头成虫，系统分析沃尔巴克氏体感染、线粒体遗传变异及宿主微生物组结构。结果显示，沃尔巴克氏体感染率和相对滴度均呈明显的海拔相关变化，高海拔种群平均感染率为71.3%，显著高于低海拔种群的19.0%，且紫外线A辐射与其感染水平具有较稳定的相关关系。

进一步研究发现，高海拔感染种群的线粒体遗传多样性明显降低，并伴随优势单倍型扩张，而核基因仅表现出较弱的空间分化，形成“线粒体—核基因不一致”现象。这表明，高海拔种群中的线粒体更替可能不仅由宿主适应性选择驱动，还受到沃尔巴克氏体母系传播的影响。

此外，与优势线粒体单倍型相关的ATP6基因变异在高海拔感染种群中富集，并与较高的ATP含量和线粒体复合体Ⅴ活性相联系。微生物组分析还表明，沃尔巴克氏体感染与茶小绿叶蝉细菌群落重构密切相关，即使剔除沃尔巴克氏体序列后，部分群落差异仍然存在。

基于上述结果，研究团队构建了“山地环境—沃尔巴克氏体负荷—线粒体更替—微生物组重构”的关联框架，并将其概括为“沃尔巴克氏体中心细胞质轴”。该研究将共生菌、线粒体遗传和微生物组纳入同一分析体系，拓展了传统上主要从宿主遗传变异解释昆虫环境适应的研究视角。研究结果提示，在利用线粒体DNA开展昆虫系统发育、群体遗传和适应性进化研究时，应充分考虑母系遗传共生菌产生的细胞质连锁效应，并为解析昆虫与共生微生物协同适应复杂环境的机制提供了理论依据。

学校为本文第一单位，茶树种质创新与资源利用全国重点实验室博士后张勇为本文第一作者。茶树种质创新与资源利用全国重点实验室杨云秋教授、生命科学学院龙雁华教授及浙江农林大学张守科副教授为该论文的共同通讯作者。茶树种质创新与资源利用全国重点实验室已毕业研究生黄雪妤、李强坤及在读研究生阮宇航参与了相关研究工作。本研究得到了国家自然科学基金项目（32371581）、国家林业和草原局林草科技创新青年人才项目（2025132026）、国家重点研发计划项目（2021YFD1601105）以及西藏自治区重点研发计划项目（CGZH2024000047）的资金支持。

原文链接：
https://academic.oup.com/ismej/article/doi/10.1093/ismejo/wrag188/8736527