红棕象甲Rynchophorus ferrugineus Olivier是我国的一种高风险性外来入侵害虫,对世界范围的棕榈科植物都造成严重危害。已有研究证实,在该害虫肠道中栖居着丰富的肠道菌群,宿主的营养代谢会因菌群结构的变化而受到显著影响。昆虫肠道为微生物提供了一个特定的定殖环境,而这些微生物在宿主的生长发育、食物消化、免疫及抵御病原菌等方面也发挥着重要的作用。肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition proteins,PGRPs)作为一种模式识别蛋白,在昆虫免疫系统防御细菌感染过程中发挥重要的调控作用。免疫的过度激活或失调不仅能对肠道菌群的稳态造成破坏,还会损坏宿主的健康。因此,宿主需要快速且精准地识别并清除病原菌,控制免疫系统强度以在维持共生菌和清除病原菌之间达到平衡。本文综合运用qPCR、RNAi、原核表达以及16S rRNA高通量测序等方法分析了肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2在红棕象甲维持其肠道菌群稳态过程中的作用。分析发现,RfPGRP-L2基因编码的蛋白既无跨膜结构域也无信号肽,这表明RfPGRP-L2是一种胞质型肽聚糖识别蛋白。RT-qPCR检测证实RfPGRP-L2主要在血淋巴、肠道和脂肪体等免疫相关组织中表达。细菌注射感染6 h和12 h后,脂肪体中RfPGRP-L2的表达量显著上调;Escherichia coli DH5α喂食感染6 h后,肠道中RfPGRP-L2的表达量显著增加。体外功能实验发现,重组蛋白RfPGRP-L2能引起E.coli DH5α和Staphylococcus aureus两种细菌发生凝聚反应,这说明RfPGRP-L2能够识别这两种细菌并与之结合。当RfPGRP-L2被干扰后,红棕象甲幼虫在肠道和血淋巴中对感染eGFP标记E.coli的清除能力显著弱于对照组。在未感染的情况下,RfPGRP-L2沉默后的红棕象甲幼虫肠道细菌的菌落数量明显高于对照组,而且菌群结构组成也发生了明显变化。RT-qPCR技术检测发现RfPGRP-L2干扰导致幼虫肠道中抗菌肽基因RfCecropin的表达量显著降低。另外,核转录因子RfRelish被沉默后,红棕象甲幼虫的血淋巴和肠道对eGFP标记的E.coli的清除能力显著下降;与对照组相比,RfRelish沉默的幼虫肠道细菌的菌落数量增加,而且一些肠道细菌种类的相对丰度也发生了变化。以上结果说明胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2可以识别细菌并将信号传递至由核转录因子RfRelish介导的IMD信号通路激活抗菌肽基因的表达,从而介导该害虫肠道菌群稳态的调控。