不同饲料饲育的家蚕幼虫肠道细菌的多样性分析

【目的】为研究饲料对不同家蚕Bombyx mori品种肠道微生物菌群的影响。【方法】以筛选到的家蚕广食性品种GS和普通品种1015为研究对象,收集从收蚁开始分别饲育桑叶(GS. m和C1015. m组)和人工饲料(GS. b组)至4龄盛时期的家蚕肠道样本,采用高通量测序的方法对其肠道微生物16S r DNA的V3-V4区进行测序分析,比较它们之间肠道微生物的差异。【结果】在门水平上,所测家蚕肠道样本的优势菌为厚壁菌门(Firmicutes)和变形杆菌门(Proteobacteria);在科水平上,所测样本主要优势菌为明串珠菌科(Leuconostocaceae)、乳酸杆菌科(Lactobacillaceae)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)等;在属水平上,所测样本主要的优势菌为魏斯氏属Weissella、乳酸菌属Lactobacillus、布赫纳氏菌属Buchnera、甲基杆菌属Methylobacterium、叶瘤菌属Phyllobacterium、肠球菌属Enterococcus和脆弱拟杆菌属Bacteroides等。家蚕品种GS经桑叶和人工饲料饲育后,甲基杆菌属Methylobacterium、布赫纳氏菌属Buchnera等菌属仅在桑叶饲育的GS肠道内出现,而魏斯氏菌Weissella、短芽孢杆菌属Brevibacillus等菌属只在人工饲料饲育的GS肠道内出现。同是桑叶饲育的家蚕品种GS和1015,其肠道内相同的优势菌有叶瘤菌属Phyllobacterium、脆弱拟杆菌属Bacteroides、不动细菌属Acinetobacter等。相较于广食性蚕品种GS的肠道菌群,肠球菌属Enterococcus、草螺菌属Herbaspirillum、丝硫菌属Thiothrix等菌属仅在普通蚕品种1015肠道中被检测到。GS. b组家蚕肠道细菌的物种多样性低于GS. m和C1015. m。GS. m肠道中丰度差异显著性最高的菌群为变形菌门(Proteobacteria),GS. b肠道中丰度差异显著性最高的菌群为杆菌纲(Bacilli)和乳杆菌目(Lactobacillales),而C1015. m肠道中丰度差异显著性最高的菌群为粪肠球菌属Enterococcus和肠球菌科(Enterococcaceae)。【结论】经桑叶饲育的不同蚕品种(GS和1015)的肠道微生物比人工饲料饲育的家蚕肠道微生物更趋于一致;经桑叶饲育的广食性家蚕肠道微生物物种多样性较高于经人工饲料饲育的广食性家蚕。     

小龙虾肠道细菌群落多样性及产蛋白酶细菌的筛选

【背景】养殖动物对饲料的消化利用往往与肠道菌群密切相关。【目的】揭示小龙虾肠道细菌群落组成,并从小龙虾肠道筛选产蛋白酶细菌。【方法】在Illumina MiSeq PE300平台对细菌16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,分析小龙虾肠道细菌群落多样性;通过酪蛋白平板法筛选产蛋白酶细菌并进行分子生物学鉴定。【结果】小龙虾肠道细菌优势门包括变形菌门、软壁菌门、厚壁菌门、拟杆菌门等4个门,累计占比为98.53%;优势属包括柠檬酸杆菌属、支原体科Candidatus_Bacilloplasma暂定属、哈夫尼菌属、肠球菌属、拟杆菌属、梭菌科未分类属、希瓦氏菌属等7个属,累计占比为91.67%。通过酪蛋白平板法筛选的产蛋白酶细菌来自哈夫尼菌属、柠檬酸杆菌属、克雷伯氏菌属和芽孢杆菌属。【结论】小龙虾肠道细菌核心类群在蛋白质消化利用中发挥了重要作用。     

小菜蛾肠道成团泛菌PxG45的分离鉴定及其抗真菌活性

【目的】昆虫肠道共生细菌是栖息在昆虫肠道中的微生物,是肠道微生物群落中最主要的成员。它们对昆虫的生长发育、营养吸收以及免疫系统均具有重要影响。本研究通过对小菜蛾Plutella xylostella肠道共生细菌进行分离培养和功能鉴定,以探究肠道共生细菌对小菜蛾适应性的影响及其对真菌的广谱抑制作用。【方法】利用体外平板培养分离纯化小菜蛾3龄幼虫肠道细菌PxG45菌株,结合形态学、16S rDNA基因测序和生理生化测定进行菌种鉴定。利用生物测定探究PxG45对小菜蛾3龄幼虫存活率及球孢白僵菌Beauveria bassiana侵染小菜蛾3龄幼虫对存活率的影响。通过平板对峙法检测PxG45对球孢白僵菌的抑制作用,进一步检测PxG45对植物病原真菌希金斯炭疽菌Colletotrichum higginsianum、刺盘孢炭疽菌C.camelliae、尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种Fusarium oxysporum f. sp.cubense race 4、茄链格孢菌Alternaria solani、稻瘟病菌Magnaporthe oryzae和丁香假单胞菌杨梅致病变种Pseudomona...     

取食不同食物对小菜蛾幼虫肠道细菌多样性的影响

【目的】植食性昆虫肠道细菌的组成与其食物密切相关。本研究旨在探究小菜蛾Plutella xylostella幼虫肠道细菌多样性与其取食食物之间的关系以及它们之间相互适应的过程。【方法】本研究选取小菜蛾人工饲料品系(S)及其转寄主到结球甘蓝Brassica oleracea var. capitata、结球白菜Brassica rapa subsp. pekinensis和花椰菜Brassica olerocea var. botrytis饲养后第1代(分别为G1C, G1CC和G1WC)和第3代(分别为G3C, G3CC和G3WC)的4龄幼虫,提取小菜蛾肠道细菌基因组DNA,利用Illumina MiSeq二代高通量测序技术,分析其肠道细菌多样性和丰度。【结果】α多样性指数分析发现,取食不同食物的小菜蛾4龄幼虫肠道细菌多样性高低顺序为G1WC>G1CC>S>G1C。在菌群组成上,以人工饲料为食的S样品肠道细菌主要由厚壁菌门(Firmicutes)组成,转寄主植物后的G1C, G1CC和G1WC肠道中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著下降,G1C和G1CC小菜蛾肠道中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度显著上升成为优势菌群,G1WC肠道中拟杆菌门(Bacteroidetes)成为优势菌群。在寄主植物上连续饲养3代后,与第1代相比,小菜蛾肠道细菌α多样性指数没有显著性改变,但在结球甘蓝和结球白菜上小菜蛾肠道菌群结构却发生了变化,相比G1C,G3C肠道中芽孢杆菌目(Bacillales)的相对丰度显著下降;相比G1CC, G3CC肠道中放线菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)的相对丰度均显著上升。【结论】取食人工饲料和不同寄主植物的小菜蛾幼虫肠道细菌多样性和群落构成存在显著差异,寄主植物对小菜蛾肠道微生物的结构组成具有重要的影响,且小菜蛾肠道微生物对寄主植物可能存在一个长期适应的过程。本研究为进一步探讨影响小菜蛾肠道细菌变化的因素,以及后续研究肠道细菌与寄主植物之间的互作奠定了良好的基础。     

小菜蛾幼虫肠道细菌桃色欧文氏菌的代谢表型组学分析（英文）

【目的】肠道细菌桃色欧文氏菌Erwinia persicina是小菜蛾Plutella xylostella幼虫肠道的优势细菌,本研究旨在阐明桃色欧文氏菌的代谢表型特征。【方法】采用BIOLOG细胞表型芯片技术系统研究了桃色欧文氏菌的细胞表型;采用PM 1-10代谢板,对桃色欧文氏菌的950种代谢表型进行了测定。【结果】桃色欧文氏菌能代谢39.47%的碳源、89.74%的氮源、100%的硫源和100%的磷源;高效代谢的碳源为有机酸类和碳水化合物类,高效代谢的氮源为氨基酸类。该肠道细菌表现出261种不同的氮源代谢通路和95种生物合成通路。桃色欧文氏菌具有广泛的适应性,能在分别具有高达9%氯化钠、4%氯化钾、5%硫酸钠、20%乙二醇、6%甲酸钠、2%尿素、6%乳酸钠、200mmol/L磷酸钠(p H 7.0)、20 mmol/L苯甲酸钠(p H 5.2)、100 mmol/L硫酸铵(p H 8.0)、100 mmol/L硝酸钠和100 mmol/L亚硝酸钠的渗透溶液中正常代谢;其适应p H值范围为4.5~10,最适7.0。在多种氨基酸的作用下,桃色欧文氏菌均表现出脱羧酶和脱氨酶活性。【结论】桃色欧文氏菌的代谢特征增加了我们对该肠道细菌,特别是其与宿主昆虫的互作及其在肠道环境中的适应性的认识,同时表明通过降低桃色欧文氏菌密度来防治小菜蛾的可能性。     

肠道细菌通过竞争生态位和保护肠道内壁降低小菜蛾对Bt的敏感性

【目的】肠道微生物可能在介导昆虫宿主对苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)抗性方面具有重要作用。本研究拟通过探究肠道细菌影响Bt对小菜蛾Plutella xylostella杀虫活性的效应,分析肠道细菌在宿主保护方面的作用机制。【方法】检测小菜蛾3龄幼虫分别取食无菌人工饲料与含肠道总菌群、肠杆菌Enterobacter sp. IAE5 (EbPXG5)、Bt菌株Bt8010、Bt8010+肠道总菌群和Bt8010+EbPXG5的人工饲料,以及分别取食无菌人工饲料与含EbPXG5上清、EbPXG5菌体破碎液、Bt8010+EbPXG5上清、Bt8010+EbPXG5菌体破碎液和Bt8010的人工饲料不同时间后的存活率,分析肠道细菌对小菜蛾Bt敏感性的影响;利用平板培养技术,测定分别取食含EbPXG5, Bt8010和Bt8010+EbPXG5人工饲料的小菜蛾3龄幼虫肠道和血淋巴中EbPXG5和Bt8010的丰度以及EbPXG5对Bt8010的体外抑制效应,分析肠道细菌对Bt8010在小菜蛾肠道中增殖以及入侵血腔的影响;利用扫描电镜观察小菜蛾3龄幼虫无菌肠道组织的内壁形态以及EbPXG5, Bt8010和EbPXG5+Bt8010分别处理的肠道组织的内壁形态,揭示肠道细菌对肠道内壁的保护功能。【结果】与取食无菌人工饲料的对照组相比,取食含肠道总菌群饲料和含EbPXG5饲料的小菜蛾3龄幼虫存活率没有显著差异,但取食含Bt8010+EbPXG5和含Bt8010+肠道总菌群饲料的3龄幼虫在24, 36, 48和60 h时存活率均显著高于取食含Bt8010人工饲料的;取食含EbPXG5上清和含EbPXG5菌体破碎液饲料的3龄幼虫存活率与对照组相比无差异,取食含Bt8010+EbPXG5上清和含Bt8010+EbPXG5菌体破碎液饲料的3龄幼虫存活率与取食含Bt8010饲料的相比也无差异。分别取食含EbPXG5和Bt8010+EbPXG5人工饲料的小菜蛾3龄幼虫肠道中EbPXG5菌株的丰度均没有显著差异,但取食含Bt8010+EbPXG5饲料24, 36和48 h的小菜蛾3龄幼虫肠道内Bt8010丰度显著低于取食含单一Bt8010饲料;血淋巴中,取食含Bt8010+EbPXG5饲料的小菜蛾,36 h和48 h的EbPXG5丰度高于取食含单一EbPXG5饲料的,同时取食含Bt8010+EbPXG5饲料的血淋巴中Bt8010丰度显著低于取食含单一Bt8010饲料的。牛津杯抑菌圈试验表明小菜蛾肠道细菌EbPXG5在体外对Bt8010菌株无抑制作用。扫描电镜观察结果发现,Bt8010会破坏小菜蛾幼虫肠道形成孔洞,同时介导Bt8010及其他细菌穿越肠道屏障进入血淋巴;肠杆菌EbPXG5能定殖于小菜蛾肠腔内壁,减弱Bt8010对肠道内壁的破坏,降低Bt8010在小菜蛾肠道和血淋巴中的丰度。【结论】肠道细菌EbPXG5在保护小菜蛾,降低其对Bt敏感性方面起一定作用,推测该菌通过竞争生态位和保护肠道内壁等方式减弱病原体的定殖和入侵,从而降低宿主对Bt的敏感性。该结果对于促进小菜蛾的生物防治和综合治理具有重要的参考意义。     

更换饲料对家蚕幼虫肠道细菌组成的影响及关键物种与产茧性能的相关性

【目的】本研究探讨使用人工饲料部分替代桑叶饲育后家蚕Bombyx mori幼虫肠道细菌群落的变化情况,并分析人工饲料替代桑叶的不同饲育模式下肠道关键细菌与蛹重和茧层量的相关性,为人工饲料部分替代法饲育家蚕的实际应用提供理论依据。【方法】采用全龄桑叶育(Mul1-5)、1-2龄人工饲料育+3-5龄桑叶育(Art1-2)、1-3龄人工饲料育+4-5龄桑叶育(Art1-3)、1-4龄人工饲料育+5龄桑叶育(Art1-4)和全龄人工饲料育(Art1-5) 5种饲养模式饲养家蚕幼虫,统计5种饲养模式下家蚕的全茧量、茧层量及蛹重;收集不同饲养模式下家蚕5龄幼虫肠道样品,通过高通量测序技术分析其肠道菌群的组成和多样性差异,采用Spearman相关性热图分析肠道细菌与蛹重和茧层量的相关性。【结果】人工饲料与桑叶不同搭配的饲育模式对家蚕茧质有显著的影响,Mul1-5和Art1-5的全茧量最高,二者无显著性差异,Art1-2其次; Mul1-5茧层量最高,Art1-2其次,Art1-5茧层量最低。在不同饲育模式下,家蚕肠道细菌多样性和组成显著不同：在门水平上,Art1-2和Mul1-5的细菌组成最相近,优势菌主要是变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),而Art1-3, Art1-4和Art1-5的细菌组成最相近,变形菌门丰度随着人工饲料饲养时间的增加逐渐增加,厚壁菌门的丰度则呈现相反的趋势;在属水平上,家蚕肠道优势菌属有假单胞菌属Pseudomonas、肠球菌属Enterococcus、鞘脂单胞菌科未分类菌属Sphingomonadaceae unclassified及罗尔斯通菌属Ralstonia等。不同饲育模式下家蚕肠道菌属丰度差异最大的是肠球菌属,Art1-2组中肠球菌属丰度最高(40.9%),随着人工饲料饲养时间的延长,丰度逐渐降低,在Art1-5中仅为0.02%。家蚕肠道菌群大部分关键物种均与茧质呈一定的相关性：柯克斯体属Coxiella与蛹重呈显著正相关,与茧层量呈显著负相关;葡萄球菌属Staphylococcus与蛹重呈显著负相关;肠球菌属与茧层量呈显著正相关。【结论】饲育模式Art1-2最接近于Mul1-5,可为人工饲料部分替代桑叶饲育法饲育家蚕提供参考。人工饲料部分替代桑叶后家蚕肠道菌群结构发生了显著变化,肠球菌属丰度的显著降低及假单胞菌属的显著增加可能与全龄人工饲料养家蚕体质弱有关;一些关键细菌与家蚕蛹重和茧层量存在显著相关性,其影响机制需要进一步研究。     

大分舌蜂不同龄期幼虫及滞育预蛹肠道细菌 群落多样性及其差异

【目的】基于昆虫肠道微生物在宿主健康与调控宿主生长发育中发挥着重要作用,本研究旨在对大分舌蜂Colleles gigas不同龄期幼虫及滞育预蛹肠道细菌群落多样性及其差异进行初步探究。【方法】利用野外采集的大分舌蜂1-5龄幼虫及滞育预蛹,提取肠道内容物细菌DNA进行16S rRNA的V3-V4基因片段PCR扩增,利用IlluminaMiseq二代高通量测序技术进行测序。依据获得的序列数据,利用生物信息学方法分析大分舌蜂幼虫和滞育预蛹肠道细菌的组成、丰度和多样性。【结果】大分舌蜂幼虫肠道细菌菌群共检测到15门,23纲,43目,80科,128属的细菌,其中最主要的门是变形菌门(Proteobacteria)(占93.74%),最主要的目是立克次氏体目(Rickettsiales)(占68.68%),最主要的科是无形体科(Anaplasmataceae)(占68.64%),最主要的属是沃尔巴克氏体属Wolbachia(占68.64%)。Beta多样性分析结果显示,细菌群落变化与幼虫发育有关,显示出低龄组(1-3龄幼虫)、高龄组(4-5龄幼虫)和滞育预蛹组3个水平。Alpha多样性分析显示,滞育预蛹组细菌多样性与高龄组和低龄组的存在显著差异,而高龄组与低龄组间差异不显著。线性判别分析结果显示,滞育预蛹组与低龄组都存在显著优势菌纲,分别是α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)和γ 变形菌纲(Gammaproteobacteria),而高龄组不存在显著优势纲。在目水平,肠杆菌目(Enterobacteriales)和假单胞菌目(Pseudomonadales)为低龄组优势目,立克次氏体目(Rickettsiales)为滞育预蛹组的优势目。在科水平,肠杆菌科(Enterobacteriaceae)和莫拉氏菌科(Moraxellaceae)为低龄组的优势科,无形体科(Anaplasmataceae)为滞育预蛹组的优势科。在属水平,低龄组优势属为肠杆菌属 Enterobacter和不动杆菌属Acinetobacter,滞育预蛹组优势属为沃尔巴克氏体属 Wolbachia。功能基因注释结果也显示出这3个组的特点。【结论】大分舌蜂不同龄期幼虫及滞育预蛹肠道细菌群落存在显著差异,从低龄组向高龄组再到滞育预蛹组,细菌多样性逐步降低,这可能与其进食特点以及肠道微生物驱动对肠道环境适应有关。本研究为土壤筑巢独栖野生蜜蜂肠道微生物研究奠定基础,也为此类野生蜜蜂的保护提供新的角度与方向。     

蟋蟀肠道细菌多样性的宏基因组分析

【目的】了解油葫芦属蟋蟀成虫前中肠和后肠肠道细菌的多样性。【方法】首先,基于mtDNA-16S rRNA基因对蟋蟀进行分子鉴定,然后从蟋蟀前中肠和后肠分别提取总DNA,再使用Illumina Miseq平台进行细菌16S rRNAv3-v4变异区进行测序,最后分析蟋蟀肠道微生物的群落组成和多样性。【结果】蟋蟀mtDNA-16S rRNA基因分析结果显示归属于油葫芦属,暂时命名为平顶山油葫芦。细菌16SrRNA基因宏基因组测序分析,前中肠共获得21799条reads,857个操作分类单元(Operational taxonomic unit,OUT),后肠获得16 515条reads,2155个OUT。99%的蟋蟀肠道细菌归属于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。前中肠归入232个属,前5个属分别是:乳球菌属(33.47%),泛菌属(21.50%),肠杆菌属(15.47%),沃尔巴克体属(9.47%)和魏斯菌属(5.34%);后肠归入152个属,前5个属分别是:未分类的瘤胃球菌科成员(Unclassified Ruminococcaceae)(30.07%),Parabacterides(10.93%),Incertae sedis(9.74%),Alistipes(5.86%),类杆菌属(5.50%),Dysgonomonas(4.91%)。【结论】mtDNA-16S rRNA是油葫芦属分子鉴定的有效工具。蟋蟀肠道含有丰富的微生物资源,为后续的肠道微生物资源开发奠定了基础。     

草地贪夜蛾幼虫肠道细菌的分离鉴定及纤维素降解细菌的筛选

【目的】本研究旨在明确草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda幼虫肠道可培养细菌组成,筛选纤维素降解细菌。【方法】采用传统细菌培养及16S rDNA分子标记相结合的方法分离鉴定草地贪夜蛾幼虫肠道可培养细菌;采用刚果红染色法筛选纤维素降解细菌,并通过3,5-二硝基水杨酸(DNS)法测定不同pH(5.0-9.0)条件下的纤维素酶活力。【结果】从草地贪夜蛾幼虫中筛选分离出14种肠道细菌菌株,分别隶属放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)等3门11属,即谷氨酸棒杆菌属(Glutamicibacter)、肠球菌属(Enterococcus)、芽胞杆菌属(Bacillus)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、摩根菌属(Morganella)、肠杆菌属(Enterobacter)、志贺氏菌属(Shigella)、克洛诺杆菌属(Cronobacter)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、沙雷氏菌属(Serratia)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)。2株产纤维素酶细菌隶属厚壁菌门芽胞杆菌属。酶活力测定结果显示:2株纤维素降解细菌的纤维素酶在pH 6.0-8.0均有相对较高的活性,在pH 8.0时,纤维素酶活最高。【结论】草地贪夜蛾幼虫肠道中细菌种类多样,其肠道内存在纤维素降解细菌。在偏碱性条件下,纤维素降解细菌的纤维素酶活力显著高于酸性条件。研究结果丰富了纤维素降解细菌资源,在饲料生产、食品加工、化学能源等方面具有应用前景。此外,草地贪夜蛾作为重大农业害虫,其肠道有益菌群,有望成为新的防治靶标。     

羧酸酯酶介导的小菜蛾对氟虫腈的抗性

【目的】羧酸酯酶（carboxylesterases, CarEs）是昆虫重要的解毒代谢酶之一,可以介导靶标昆虫对多种杀虫剂的代谢抗性。本研究检测了羧酸酯酶对小菜蛾Plutella xylostella 抗药性的介导功能,旨在阐明羧酸酯酶在小菜蛾代谢解毒中的生理生化和分子机理。【方法】采用点滴法测定氟虫腈对小菜蛾敏感种群和抗氟虫腈种群的毒力,以及羧酸酯酶抑制剂磷酸三苯酯（triphenyl phosphate, TPP）对氟虫腈的增效作用;以LC₃₀和LC₅₀浓度的氟虫腈处理抗性小菜蛾,测定药剂处理后CarEs酶活性的变化;利用qRT-PCR技术分析Pxae22和Pxae31两个基因在小菜蛾不同发育阶段、组织和种群的表达模式;利用dsRNA干扰Pxae22和Pxae31后观察基因的表达变化和小菜蛾3龄幼虫对药剂敏感性的变化。【结果】TPP可以削弱小菜蛾3龄幼虫对氟虫腈的抗性,增效倍数约为6倍;使用较低剂量（LC₃₀和LC₅₀）氟虫腈处理小菜蛾3龄幼虫后,处理组CarEs比活力明显高于对照,提示氟虫腈对小菜蛾CarEs活性具有诱导作用。对羧酸酯酶基因Pxae22和Pxae31在小菜蛾不同发育阶段、4龄幼虫不同组织和不同种群3龄幼虫中的表达模式分析发现,这两个基因在小菜蛾4龄幼虫中的表达量最高;在4龄幼虫中以中肠组织中的表达量较高,头、表皮、脂肪体中的表达量很低; 抗性种群中的表达量显著高于敏感种群。通过干扰 Pxae22和 Pxae31后的qRT-PCR验证,两个基因的表达量均显著降低,进一步的氟虫腈毒力测定发现,干扰P xae22和 Pxae31后的小菜蛾3龄幼虫对氟虫腈的敏感性分别增加了1.63倍和1.73倍。【结论】羧酸酯酶在小菜蛾对氟虫腈解毒代谢中具有重要作用;Pxae22和Pxae31是小菜蛾的两个抗性相关基因,其表达水平的变化直接影响小菜蛾对氟虫腈的敏感性。     

小菜蛾U6 snRNA基因的克隆及作为miRNA定量表达分析内参基因的评价

【目的】克隆小菜蛾Plutella xylostella (L.)小分子非编码RNA U6的cDNA序列,并评价其是否适合作为定量检测小菜蛾microRNA (miRNA)表达量的内参基因。【方法】本研究采用RT-PCR 克隆获得了小菜蛾4龄幼虫核小RNA(small nuclear RNA, snRNA) U6的cDNA序列,并用定量PCR法检测了U6及8种miRNAs在小菜蛾不同发育阶段及不同杀虫药剂处理后的表达稳定性。【结果】小菜蛾U6的cDNA序列全长 94 bp,与其他昆虫U6的核苷酸序列一致性达98.9%。用geNorm和RefFinder软件分析荧光定量PCR结果表明,U6在小菜蛾卵、1-4龄幼虫、蛹和成虫7个不同发育阶段表达稳定;用马拉硫磷、毒死蜱、辛硫磷、灭多威、呋喃虫酰肼、高效氯氰菊酯、氯虫苯甲酰胺、溴虫腈和Bt 9种不同作用机理的杀虫药剂处理3龄末幼虫48 h,对U6的表达水平无显著影响。【结论】小菜蛾U6表达水平不受不同发育阶段和不同杀虫药剂处理的影响,符合作为内参基因的基本特点,可作为定量PCR法评价小菜蛾miRNA或其他非编码小分子RNA表达水平的内参基因。研究结果为小菜蛾miRNA表达水平的准确定量奠定了基础。     

两种表面活性剂对玫烟色棒束孢PF904菌株侵染小菜蛾幼虫的影响

【目的】在前期筛选试验的基础上,比较表面活性剂对玫烟色棒束孢Isaria fumosoroseus PF904菌株侵染小菜蛾Plutella xylostella 3龄幼虫的增效作用,获得可提高玫烟色棒束孢PF904防治效果的助剂。【方法】通过扫描电镜观察和室内致病力试验,测定喷施分别添加表面活性剂聚二甲基硅氧烷(OFX-0193)（终浓度125 mg/L）和二异丁基萘磺酸钠(Nekal)(终浓度250 mg/L）的玫烟色棒束孢PF904孢子悬浮液后玫烟色棒束孢PF904在小菜蛾3龄幼虫体表的孢子附着量及对小菜蛾3龄幼虫的侵染速率和致病力。【结果】添加250 mg/L Nekal和125 mg/L OFX-0193可显著提高玫烟色棒束孢PF904孢子悬浮液在小菜蛾3龄幼虫体表各结构区的孢子附着量,其中添加250 mg/L Nekal的玫烟色棒束孢PF904孢子悬浮液在小菜蛾3龄幼虫体表刺状突起结构区、平缓结构区和嵴状突起结构区的孢子附着量分别为对照(添加清水的孢子悬浮液)的2.19, 1.78和1.94倍,说明Nekal提高了玫烟色棒束孢PF904的孢子附着率;添加250 mg/L Nekal和125 mg/L OFX-0193均显著缩短了玫烟色棒束孢PF904孢子萌发时间,促进附着孢的形成,提高了玫烟色棒束孢PF904的侵染速率。室内致病力测定结果表明,玫烟色棒束孢PF904孢子悬浮液中添加250 mg/L Nekal和125 mg/L OFX-0193可显著提高玫烟色棒束孢PF904孢子悬浮液对小菜蛾3龄幼虫的致病力,其中添加250 mg/L Nekal的玫烟色棒束孢PF904孢子悬浮液对小菜蛾3龄幼虫的校正死亡率达79.2%,致死中时(LT₅₀)降低为2.71 d,说明Nekal的增效作用显著。【结论】250 mg/L Nekal为玫烟色棒束孢PF904的适宜的助剂和添加浓度,可显著提高其对小菜蛾幼虫的防治效果。     

胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2在维持红棕象甲肠道菌群稳态中的作用

【目的】明确入侵害虫红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2在肠道菌群稳态的维持和调控过程中的作用,将为靶向破坏肠道菌群稳态的害虫控制新策略研发提供新的科学依据和作用靶标。【方法】利用生物信息学方法分析RfPGRP-L2的序列特征。利用RT-qPCR分析RfPGRP-L2在健康红棕象甲4龄幼虫不同组织(头、脂肪体、表皮、前肠、中-/后肠、血淋巴)以及大肠杆菌Escherichia coli DH5α和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus经注射（注射1 μL OD₆₀₀=1.6的菌液）和喂食（取食涂抹1 mL OD₆₀₀=1.6的菌液的甘蔗薄片）两种不同方式分别感染后红棕象甲4龄幼虫肠道和脂肪体中的表达量;进行RfPGRP-L2原核表达,利用体外孵育方法检测重组蛋白RfPGRP-L2对大肠杆菌DH5α和金黄色葡萄球菌的凝集和抑菌活性;RNAi干扰RfPGRP-L2后,检测红棕象甲4龄幼虫血淋巴和肠道中大肠杆菌菌落数的变化;利用RT-qPCR分析RNAi干扰RfPGRP-L2后红棕象甲4龄幼虫脂肪体和肠道中抗菌肽基因表达量的变化;利用基于细菌16S rRNA的高通量测序分析RNAi干扰RfPGRP-L2对健康红棕象甲4龄幼虫肠道菌群结构组成的影响。【结果】SMART预测发现红棕象甲RfPGRP-L2基因编码的蛋白中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检测发现,RfPGRP-L2主要在健康红棕象甲4龄幼虫血淋巴、肠道和脂肪体等免疫组织中表达;被注射感染大肠杆菌和金黄色葡萄球菌6 h和12 h后,红棕象甲4龄幼虫脂肪体中RfPGRP-L2的表达量分别显著上调;被喂食感染大肠杆菌6 h后,红棕象甲4龄幼虫肠道中RfPGRP-L2的表达量显著增加。重组表达蛋白RfPGRP-L2能引起大肠杆菌和金黄色葡萄球菌发生凝集反应,这说明RfPGRP-L2能够识别这两种细菌。当RfPGRP-L2被干扰后,红棕象甲4龄幼虫对肠道和血淋巴中感染EGFP标记的大肠杆菌的清除能力显著弱于对照组;肠道中抗菌肽基因RfCecropin的表达量显著降低;健康红棕象甲4龄幼虫肠道中细菌的菌落数量显著高于对照组,而且肠道菌群结构组成也发生了明显的变化。【结论】红棕象甲体内胞质型肽聚糖识别蛋白RfPGRP-L2能够通过识别细菌并激活肠上皮细胞中相应的免疫信号通路促进抗菌肽基因的表达,从而介导对肠道菌群稳态的调控。     

七氟菊酯和溴氰菊酯对棉铃虫肠道菌群的影响

【目的】本研究旨在探究拟除虫菊酯类杀虫剂对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫肠道菌群结构及代谢的影响,丰富对杀虫剂作用机理的认识。【方法】分别对棉铃虫2和3龄幼虫饲喂普通人工饲料(对照组, SS)、含2%七氟菊酯(Ⅰ型拟除虫菊酯)粉剂饲料(七氟菊酯处理组,Te)和含2.5%溴氰菊酯(Ⅱ型拟除虫菊酯)乳油饲料(溴氰菊酯处理组, DM),然后提取3龄幼虫肠道菌群基因组DNA;利用Illumina MiSeq二代高通量测序技术对肠道细菌的16S rDNA的V3-V4变异区进行测序,分析其肠道细菌的多样性和丰富度;利用qPCR验证16S rDNA测序分析结果。取2和3龄幼虫肠道,匀浆后进行Biolog-Eco实验,分析肠道细菌对Eco板上31种碳源的代谢情况。【结果】16S rDNA测序结果表明,棉铃虫3龄幼虫肠道细菌主要是厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)。与对照组相比,溴氰菊酯处理组和七氟菊酯处理组的棉铃虫幼虫肠道细菌的α多样性指数没有显著性改变,但是菌群结构发生了变化：在门水平,拟杆菌门的相对丰度减少,厚壁菌门和蓝藻菌门的相对丰度增加,qPCR验证结果亦支持16S rDNA测序分析的这个结果;在属水平,拟杆菌属Bacteroides、普氏菌属Prevotella和假单胞菌属Pseudomonas等的相对丰度降低,狭义梭菌属Clostridium sensu stricto 1、埃希菌属-志贺氏菌属Escherichia-Shigella和盐单胞菌属Halomonas等的相对丰度增加,其中盐单胞菌属Halomonas的相对丰度显著增加。Biolog-Eco结果表明,与对照组相比,溴氰菊酯处理组中2龄幼虫对羧酸类碳源的代谢能力下降;溴氰菊酯处理组和七氟菊酯处理组中3龄幼虫对DL-α-磷酸甘油、肝糖和L-苯丙氨酸等碳源的利用能力下降。【结论】结果显示,拟除虫菊酯类杀虫剂对棉铃虫肠道菌群的结构和代谢能力有明显影响,拟除虫菊酯类杀虫剂使棉铃虫肠道有益菌的相对丰度下降,而使致病菌的相对丰度增加。短时间拟除虫菊酯处理未造成抗药性菌群的丰度增加。qPCR检测结果与16S rDNA测序分析结果相似。Ⅰ型和Ⅱ型拟除虫菊酯类杀虫剂对棉铃虫肠道菌群结构和代谢功能的影响不同。     

RNAi抑制小菜蛾Br-Z2/3基因对下游细胞凋亡基因表达及化蛹的影响

【目的】本研究旨在构建用于小菜蛾Plutella xylostella蛹期特异表达基因Br-Z2/3 dsRNA合成的体外原核表达系统,研究RNAi抑制Br-Z2/3基因对小菜蛾Br-Z2/3和细胞凋亡基因表达及化蛹的影响。【方法】构建小菜蛾L4440-Br-Z2/3重组载体,转化大肠杆菌Escherichia coli HT115感受态细胞,经IPTG诱导大量获得Br-Z2/3 dsRNA,显微注射Br-Z2/3 dsRNA至小菜蛾4龄幼虫进行RNAi;qPCR检测干扰Br-Z2/3基因12和24 h后小菜蛾4龄幼虫Br-Z2/3及其下游细胞凋亡基因reaper, caspase-9和Gadd45g的表达量;观察并统计Br-Z2/3 RNAi后小菜蛾4龄幼虫的化蛹率、平均化蛹时间、蛹畸形率和幼虫死亡率。【结果】成功实现了Br-Z2/3 dsRNA的原核表达。qPCR结果表明,RNAi干扰Br-Z2/3后,小菜蛾4龄幼虫Br-Z2/3基因和相关联的细胞凋亡基因reaper表达量显著下降,但caspase-9和Gadd45g表达量显著上升。注射Br-Z2/3 dsRNA的处理组,化蛹率显著低于对照组,且化蛹高峰期推迟,幼虫死亡率显著高于对照组且畸形蛹率增加。【结论】本研究成功构建了用于小菜蛾Br-Z2/3基因dsRNA合成的体外原核表达系统,利用显微注射法对Br-Z2/3进行RNA干扰,证明Br-Z2/3是调控小菜蛾化蛹的关键基因。