Введение
Вид бактерии *Buchnera aphidicola*, член группы Pseudomonadota и единственный вид в роде *Buchnera*, является основным эндосимбионтом тлей и был изучен на примере гороховой тли *Acyrthosiphon pisum*. Считается, что *Buchnera* произошла от свободноживущего грам-отрицательного предка, сходного с современными Enterobacterales, такими как *Escherichia coli*. Диаметр *Buchnera* составляет 3 мкм, и она обладает некоторыми ключевыми характеристиками своих родственников из Enterobacterales, такими как грам-отрицательная клеточная стенка. Однако, в отличие от большинства других грам-отрицательных бактерий, *Buchnera* лишена генов, необходимых для производства липополисахаридов для внешней мембраны. Длительная ассоциация с тлями и ограничение кроссоверных событий из-за строго вертикальной передачи привели к потере генов, отвечающих за анаэробное дыхание, синтез аминосахаров, жирных кислот, фосфолипидов и сложных углеводов. Это привело не только к одному из самых маленьких известных геномов среди живых организмов, но и к одному из наиболее генетически стабильных, обеспечивая его сохранение посредством материнского наследования и коэволюции. У тлей развился двухлопастный бактериом, содержащий от шестидесяти до восьмидесяти бактериоцитов, в которых жизненный цикл *Buchnera*, связанный с тлями, локализован. Взрослая тля может содержать приблизительно 5,6 × 10⁶ клеток *Buchnera*. *Buchnera* утратила регуляторные факторы, что привело к непрерывному избыточному производству триптофана и других аминокислот. Каждый бактериоцит содержит множество везикул – симбиосом, образованных из клеточной мембраны.
Buchnera aphidicola, a member of the Pseudomonadota and the only species in the genus Buchnera, is the primary endosymbiont of aphids, and has been studied in the pea aphid, Acyrthosiphon pisum. Buchnera is believed to have had a free living, Gram negative ancestor similar to a modern Enterobacterales, such as Escherichia coli. Buchnera is 3 μm in diameter and has some of the key characteristics of its Enterobacterales relatives, such as a Gram negative cell wall. However, unlike most other Gram negative bacteria, Buchnera lacks the genes to produce lipopolysaccharides for its outer membrane. The long association with aphids and the limitation of crossover events due to strictly vertical transmission has seen the deletion of genes required for anaerobic respiration, the synthesis of amino sugars, fatty acids, phospholipids, and complex carbohydrates. This has resulted not only in one of the smallest known genomes of any living organism, but also one of the most genetically stable. and has persisted through maternal transmission and cospeciation. Aphids have developed a bilobed bacteriome containing sixty to eighty bacteriocyte cells in which the life cycle of Buchnera associated with aphids is confined to. A mature aphid may carry an estimated 5.6 × 106 Buchnera cells. Buchnera has lost regulatory factors, allowing continuous overproduction of tryptophan and other amino acids. Each bacteriocyte contains multiple vesicles, symbiosomes derived from the cell membrane.
Геном
Размеры различных геномов Бухнеры варьируются от 600 до 650 кб и кодируют около 500–560 белков. Многие из них также содержат одну или две плазмиды (размером от 2,3 до 11 кБ). Как и у многих эндосимбионтов, Аббот и Моран (2002) обнаружили, что геном Buchnera у Pemphigus obesinymphae подвержен относительно высокому генетическому дрейфу (то есть по сравнению со всеми организмами). Это подтверждается крайне низким полиморфизмом генов и наличием некоторых несинонимичных вариантов.
Бухнера и растительные вирусы
Бухнера также увеличивает передачу вирусов растений, производя симбионин – белок, который связывается с вирусной оболочкой и защищает ее внутри тли. Это повышает вероятность выживания вириона и его способности заразить другое растение при следующем питании тли.
История
Бухнера был назван в честь Пола Бухнера Полом Бауманом и его аспирантом, а первая молекулярная характеристика симбиотической бактерии была проведена Бауманом с использованием Buchnera. Последующие первоначальные исследования Buchnera привели к изучению симбионтов многих групп насекомых, которое проводилось многочисленными исследователями, включая Пола и Линду Бауманн, Нэнси Моран, Серап Аксой и Роя Гросса, которые совместно изучали симбионтов тли, мух цеце, муравьев, цикадок, мучнистых червецов, белокрылок, псиллид и других.