节肢动物内共生菌Wolbachia的研究进展

沃尔巴克氏体Wolbachia为母系传播的胞内共生菌,可通过对宿主产生多种调控方式扩大其自身在宿主种群的传播。据推测,有40%~60%的节肢动物都感染有Wolbachia,并可根据不同株系间的系统发育关系将其分为多个超群。为了有助于深入研究Wolbachia对其宿主的调控方式及其调控机制及提出更为有效的害虫生物防治策略,本文综述了节肢动物内共生菌Wolbachia的研究现状。1924年Wolbachia被报道首次发现于尖音库蚊Culex pipiens的生殖组织中,1971年确认其与宿主的胞质不亲和现象有关。Wolbachia可以通过胞质不亲和、杀雄、雌性化、孤雌生殖等作用方式调控宿主的生殖。除生殖调控之外,Wolbachia对宿主的调控方式还包括调控宿主新陈代谢、抵制病原菌、影响宿主生殖力等。Wolbachia调控的胞质不亲和现象可用“修饰-营救”(modification-rescue)模型解释,且已有与Wolbachia诱导宿主胞质不亲和相关的功能基因被报道。wMel株系是首个公布全基因组序列的Wolbachia株系,随后又有数十种不同株系的Wolbachia基因组陆续被破译。wMel株系Wolbachia可起到抑制登革热病毒传播的作用;同时,Wolbachia和昆虫不育技术的结合对白纹伊蚊Aedes albopictus野外种群起到良好的控制效果。鉴于目前节肢动物内共生菌Wolbachia的研究现状,我们认为未来应开展以下研究：(1)Wolbachia基因组及生殖调控作用关键功能基因的研究;(2)Wolbachia与宿主间互作机制的研究;(3)Wolbachia在生物防治方面的应用。     

共生菌Wolbachia引起宿主细胞质不亲和的研究进展

Wolbachia 是一类广泛存在于节肢动物以及线虫体内细胞质中呈母系遗传的共生细菌,能够在宿主中产生细胞质不亲和、孤雌生殖、雌性化及杀雄等多种生殖调控作用,其中细胞质不亲和是指被 Wolbachia 感染的雄性个体与未感染的雌性个体（单向不亲和）,或者感染不同株系 Wolbachia 的雌性个体（双向不亲和）交配后不能或很少产生后代,或者后代偏雄性的现象。细胞质不亲和作用使感染的雌性个体在种群中具有很大的生殖优势,凭借这种生殖优势,Wolbachia 能够迅速在宿主种群中扩张。细胞质不亲和的机理探索主要集中在细胞学水平上,其中广为接受的精子“修饰”和“拯救”理论认为,精巢中的 Wolbachia 能够修饰宿主的精细胞,使其不能和卵细胞正常融合,但是当母本感染相同的 Wolbachia 时,就能够将“修饰”过的精子细胞“拯救”过来,使其恢复与卵细胞的正常融合。而分子机理上的探索也开始在转录组、基因组和miRNA水平上对部分昆虫展开了研究。影响细胞质不亲和的因素有很多,包括宿主遗传背景、 Wolbachia 株系、Wolbachia 基因型、共生菌密度（浓度、滴度）、雄虫年龄、环境因素以及共生菌在宿主生殖组织的分布等。近年来,人类也应用细胞质不亲和控制害虫（主要是蚊虫）和人类疾病,取得了较好的进展。     

Wolbachia与昆虫寄主关系研究进展

Wolbachia pipientis是一种广泛存在于节肢动物和线虫生殖组织中的细胞内共生菌,通过母系生殖细胞在寄主种群内垂直传播。据分析,Wolbachia在昆虫中的感染率大约为66%,是昆虫中分布最广泛的胞内共生菌。Wolbachia能够以多种方式调控寄主的生殖行为,包括诱导细胞质不亲和、诱导孤雌生殖、雌性化、杀雄作用等。近10年来,Wolbachia的研究在多个领域都取得了长足进展。本文介绍了Wolbachia的多样性与分布、对寄主生殖行为的影响、基因组结构,以及其与寄主在基因组水平上的相互作用等领域的最新研究成果,并展望了Wolbachia研究的发展趋势。     

共生菌Cardinium在宿主体内的分布、检测及其生殖调控作用

内共生菌是存在于宿主细胞内,与宿主存在互利共生关系的一类细菌。内共生菌在节肢动物的生长和繁殖过程中起着十分重要的作用, 包括向宿主提供食物中缺乏的营养物质、调控宿主生殖方式,增强宿主适应性等。Cardinium属于拟杆菌门Bacteroidetes,通过细胞质遗传,具有诱导宿主细胞质不亲和、产雌孤雌生殖、雌性化等生殖异常现象,并且还可影响宿主的适合度,以利于其本身在宿主不同种群和世代间的分布和传播。由于Cardinium是近几年人们新发现的一类新型内共生菌,目前对其在节肢动物宿主体内的分布、其生物学生态学功能等尚不完全明确。本文在综合国内外文献资料的基础上,从Cardinium在节肢动物体内的分布、其在昆虫种群的传播规律及其检测手段、其对节肢动物宿主的生殖调控作用等几个方面进行了综述,并对其应用前景进行了展望,以期引起更多的学者关注该胞内共生菌,推动人们对该内共生菌的研究及利用。     

沃尔巴克氏体Wolbachia对宿主的生殖调控作用及其研究进展

沃尔巴克氏体Wolbachia是广泛分布于节肢动物体内的共生微生物,可通过宿主卵的细胞质传递给子代。Wolbachia通过多种方式调控其宿主的生殖活动,包括细胞质不亲和、孤雌生殖、雌性化、杀雄性和增强雄性或雌性的生殖力。通过这些调控作用促进其在宿主种群内的广泛传播。文章简要综述Wolbachia对宿主的生殖调控作用、水平传播、Wolbachia基因和应用方面的研究。     

基于wsp基因的叶螨体内Wolbachia株系的多样性与重组分析

胞内共生菌Wolbachia能对多种叶螨产生生殖调控作用.为更好地筛选有潜在应用价值的Wolbachia株系,本研究应用PCR技术对自然种群的截形叶螨Tetranychus truncatus、二斑叶螨T.urticae、神泽叶螨T.kanzawai 和山楂叶螨Amphitetranychus viennensis体内的Wolbachia感染情况进行检测,并对Wolbachia的wsp基因进行序列分析和基因重组检测.结果表明,叶螨中的Wolbachia株系具有较高的遗传多样性,其中截形叶螨感染两种分化较大的株系.不同叶螨感染特有的Wolbachia株系说明Wolbachia与其宿主存在一定的协同进化关系.二斑叶螨和截形叶螨感染同一株系的Wolbachia,可能由于水平传播造成.同时,不同株系Wolbachia的wsp基因间普遍存在着基因重组现象.     

Wolbachia属共生菌及其对节肢动物宿主适合度的影响

Wolbachia是广泛分布于节肢动物体生殖组织内呈母质遗传的一类共生细菌。近30多年来,大量的研究主要集中于Wolbachia对宿主生殖方式的调控方面;近年来的研究发现,Wolbachia对节肢动物宿主的适合度具有不同程度的影响。现对Wolbachia的宿主分布、存在部位及其对节肢动物宿主种群适合度的影响等方面进行了综述,探讨了Wolbachia在该领域的研究意义和潜在的应用价值。     

果蝇细胞内共生菌Wolbachia研究进展

Wolbachia是一类存在于包括绝大多数昆虫在内的节肢动物以及线虫体内的细胞内共生菌,通过母系传递给子代。该菌能以多种方式调控宿主的生殖活动,包括诱导细胞质不亲和、孤雌生殖、杀雄、雌性化和增加雌性生殖力。本文对Wolbachia的基础生物学及其分布、以及该菌对宿主果蝇的影响等进行了评述,并对与果蝇相关的Wolbachia的研究现状及趋势进行了讨论。     

共生菌Wolbachia在宿主中诱导表达胞质不相容因子的研究进展

沃尔巴克氏体(Wolbachia)作为节肢动物的胞内共生菌,可以引起宿主产生雌性化、孤雌生殖、杀雄和胞质不相容性(cytoplasmic incompatibility, CI) 4种生殖表型。其中CI是最常见的现象,表现为受感染的雄性昆虫与未感染或感染不兼容Wolbachia的雌性昆虫交配时引起胚胎死亡;而雌性感染同种Wolbachia时胚胎能够正常发育。CI是由被称为CI因子(cifA和cifB)的Wolbachia基因对调控的。其中,CifB作为毒剂在雄性中表达诱导产生CI,而CifA作为解毒剂在雌性中表达拯救CI。本文综述了CI因子结构、功能和作用机制的研究,以期为未来利用Wolbachia和CI进行蚊媒疾病和农业虫害的防控奠定基础。     

Wolbachia和Cardinium对皮氏叶螨生殖的影响及在寄主体内的定位

Wolbachia和Cardinium均为母系遗传的胞内共生菌, 它们能够通过诱导胞质不亲和（cytoplasmic incompatibility, CI）以调控寄主的生殖。目前, 关于Wolbachia和Cardinium共同对同一寄主进行生殖操控的机制还不清楚。本研究以皮氏叶螨Tetranychus piercei McGregor广州种群为实验材料, 通过杂交实验和荧光原位杂交的方法, 研究Wolbachia和Cardinium单感染和双感染对寄主生殖的影响。结果表明： 单感染Wolbachia诱导较弱的CI, 不亲和组合的未孵化率为17.8%±1.6%。单感染Cardinium及双感染Wolbachia和Cardinium能诱导高强度的CI, 不亲和组合的未孵化率分别为70.3%±1.3%和72.9%±1.2%。同时双感染Wolbachia和Cardinium雌螨的平均产卵量为35.2±1.2, 显著高于单感染和不感染的雌螨的产卵量。Wolbachia 和Cardinium分别诱导以及共同诱导CI的水平与精子形成过程中的感染情况有关。Wolbachia和Cardinium的垂直传播模式结果显示, 在卵的不同发育阶段, Wolbachia和Cardinium主要伴随着营养物质从滋养细胞、 中肠、 输卵管进入发育中的卵。研究结果为进一步了解 Wolbachia和Cardinium的母系遗传机制提供了重要依据。     

Wolbachia对苹果蠹蛾生殖调控的作用

【背景】苹果蠹蛾是重要的果树害虫和检疫对象。研究显示,苹果蠹蛾体内所含的Wolbachia属于具有诱导胞质不亲和(CI)现象的A组中Dor亚组。本研究目的在于摸清苹果蠹蛾体内的Wolbachia对宿主的生殖调控是否具有诱导胞质不亲和的功能。【方法】通过饲喂抗生素消除苹果蠹蛾体内的Wolbachia,比较感染与消除Wolbachia的苹果蠹蛾生态适合度以及Wolbachia感染对苹果蠹蛾生殖的影响。【结果】消除Wolbachia后,苹果蠹蛾F_1、F_2代各虫态的发育历期、产卵量、孵化率和蛹的存活率与对照无显著差异;Wolbachia对苹果蠹蛾成虫的寿命、产卵前期、平均产卵量和性别比例均无影响。不同处理苹果蠹蛾之间的杂交试验结果表明,4种杂交的苹果蠹蛾都能产卵,且卵可以正常孵化。【结论与意义】在自然状态下苹果蠹蛾体内的Wolbachia不能诱导其宿主的胞质不亲和现象。     

稻纵卷叶螟感染Wolbachia的ftsZ基因和16S rDNA基因的序列分析

Wolbachia是一类胞质遗传的内共生菌, 广泛分布于节肢动物和其他动物中, 与宿主的生殖调控密切相关。通过研究迁飞性害虫稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis (Guenée)的Wolbachia感染情况, 为探讨Wolbachia在迁飞性昆虫中的生殖调控和传递方式等提供基础资料。本研究应用Wolbachia的ftsZ基因和16S rDNA基因的特异性引物, 通过PCR扩增的方法对我国20个地区的稻纵卷叶螟样本进行了检测。结果表明: 中国不同地区的稻纵卷叶螟感染Wolbachia的现象较为普遍, 其中浙江温州和江苏扬州样本的感染率最高（90%）; 四川雅安、 湖南长沙和天津宁河样本的感染率最低（40%）。不同地区稻纵卷叶螟的Wolbachia ftsZ基因序列完全一致, 而且不同地区的Wolbachia 16S rDNA基因序列也完全相同。此外, 稻纵卷叶螟感染的Wolbachia ftsZ基因和16S rDNA基因序列与其他物种感染的Wolbachia B群的ftsZ基因序列和16S rDNA基因序列相似性分别在99%~100%和98%~99%之间, 说明我国稻纵卷叶螟感染的Wolbachia隶属B群。研究结果表明, 稻纵卷叶螟感染的Wolbachia类型较为单一, 这也是我国有关稻纵卷叶螟内共生菌Wolbachia的首次研究报道。     

寄生蜂体内共生菌Wolbachia研究进展

Wolbachia是广泛分布在节肢动物生殖组织中的细胞质遗传细菌,在寄生蜂中可以通过诱导胞质不亲和、孤雌生殖、雄性雌性化和杀雄等多种方式调节寄主的生殖.本文在综述了寄生蜂体内共生菌Wolbachia的类群和分化、传播方式及其对寄主生物学特性的影响、温度通过对Wolbachia的作用而影响寄生蜂的表现等基础上,讨论了如何...     

小麦和大豆蚜虫中内共生菌Wolbachia的感染检测和系统发育分析

Wolbachia是一类在节肢动物中广泛感染的胞内共生菌。为了了解其在我国蚜虫中的感染情况, 本研究通过扩增wsp基因片段对采集自我国多个地区的3种小麦蚜虫（荻草谷网蚜Sitobion miscanthi、 麦二叉蚜Schizaphis graminum和禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi）和1种大豆蚜虫（大豆蚜Aphis glycines）样品进行了内共生菌Wolbachia的感染检测。结果显示： 3种小麦蚜虫中均未检测出Wolabchia。大豆蚜也仅在采集自北京和杭州的种群中发现了Wolbachia的感染, 感染率分别为95.8%和22.9%, 并且所检测的个体均为单株系感染。wsp基因序列的比对分析显示, 大豆蚜感染的Wolbachia株系与多个亲缘关系较远的昆虫物种中所感染的Wolbachia株系间具有高度一致的基因序列。wsp基因序列构建的系统发育关系和序列一致性均表明大豆蚜感染的Wolbachia株系属于B大组CauB组。本研究为今后探讨Wolbachia在我国蚜虫中的寄主范围和株系多样性提供了数据支持。     

二斑叶螨两种群中Wolbachia诱导的胞质不亲和作用的影响因子比较研究

Wolbachia诱导胞质不亲和（cytoplasmic incompatibility, CI）是对寄主的生殖调控中最常见的一种方式,在不同种群中CI表达的差异较大。以二斑叶螨Tetranychus urticae辽宁兴城（LN）和江苏徐州（JS）两个地理种群为实验材料,经筛选获得100%感染Wolbachia和不感染Wolbachia的品系,通过杂交实验和实时定量PCR的方法研究寄主遗传背景、雄螨日龄、温度以及雄螨体内Wolbachia菌量等因子对我国二斑叶螨体内Wolbachia诱导CI能力的影响。结果表明：1,3,5和7日龄的雄螨诱导的CI的强度没有差异,表明雄螨日龄对我国二斑叶螨体内Wolbachia诱导CI的能力没有影响。二斑叶螨分别放在20℃的低温、 25℃的适温和30℃的高温条件下饲养时,Wolbachia诱导CI的能力也没有任何变化,表明温度对我国二斑叶螨体内Wolbachia诱导CI的能力也没有影响。江苏徐州种群所感染Wolbachia菌量显著高于辽宁兴城种群,并且这两个种群感染Wolbachia菌量都随着雄螨日龄的增大而显著增加,表明Wolbachia菌量对我国二斑叶螨体内Wolbachia诱导CI的能力没有影响;江苏徐州种群内Wolbachia不能诱导CI可能是Wolbachia株系与寄主的遗传背景共同作用的结果。研究结果为进一步了解Wolbachia的生殖调控机理提供了重要依据。     

Wolbachia属共生细菌及其对节肢动物生殖活动的调控作用

Wolbachia属是广泛分布于节肢动物生殖组织内的一类共生细菌。这些共生菌通过卵的细胞质传播并参与多种调控其宿主生殖活动的机制,包括:诱导生殖不亲和、诱导孤雌生殖、雌性化、雄性致死和调节繁殖力。Wolbachia被认为与性别决定、共生关系和物种形成等重要生物学问题密切相关,是探索这些研究领域的新线索。而且Wolbachia可作为特定的载体对其宿主种群进行遗传调控,如增强寄生蜂在害虫生物防治中的作用,控制线虫引起的疾病传播。该文综述了Wolbachia的形态学及存在部位、基因组结构、系统发育、种的命名、水平传递和Wolbachia对其宿主生殖活动的调控作用,并分析了Wolbachia研究的科学意义和发展趋势,以期引起我国生物学家对Wolbachia研究的注意和快速切入。     

莽山部分蜘蛛Wolbachia的感染及其wsp基因的序列分析

沃尔巴克氏体(Wolbachia)是一类广泛存在于节肢动物和线虫体内的胞内共生菌,能调控宿主的生殖方式。现用PCR方法检测了莽山自然保护区跳蛛科(Salticidae)、漏斗蛛科(Agelenidae)和狼蛛科(Lycosidae)部分蜘蛛种类的Wolbachia感染状况。结果证实跳蛛科蓝翠蛛(Siler cupreus)、狼蛛科小雾豹蛛(Pardosa mionebulosa)和漏斗蛛科指形龙角蛛(Draconarius digitusiformis)受Wolbachia感染,其感染率分别为3.7%、8.6%和40.0%。同时,基于Wolbachia的wsp基因序列构建系统发育树,结果表明:D.digitusiformis感染的Wolbachia属于A群,P.mionebulosa感染的Wolbachia属于B群,S.cupreus感染的Wolbachia属于G群;而且同一科的蜘蛛感染的Wolbachia亲缘关系较远,而不同科蜘蛛感染的Wolbachia系统发育关系较近,这可能与Wolbachia的水平传播有关。     

共生菌Wolbachia在中国二斑叶螨种群中的扩散规律

共生菌Wolbachia在中国二斑叶螨Tetranychus urticae Koch中分布广泛,所有的地理种群中均感染Wolbachia。以二斑叶螨湖南长沙(HN),辽宁兴城(LN)和江苏徐州(JS)3个地理种群为实验材料,经筛选获得100%感染和不感染Wolbachia的品系后,人工设置Wolbachia感染率为50%的品系,通过PCR技术检测二斑叶螨连续世代Wolbachia感染率动态变化,研究Wolbachia在二斑叶螨种群中的扩散规律。结果表明:3个地理种群的垂直传播效率都为100%;HN种群Wolbachia感染率上升速度最快,F7代达到100%感染;LN种群F12达到100%感染;而JS地理种群中Wolbachia感染率速度上升最慢,在F20代达到100%感染,其后感染率均能稳定在100%。LN种群Wolbachia通过诱导胞质不亲和的策略,JS种群的Wolbachia通过提高寄主适合度的策略,而HN种群Wolbachia则通过诱导胞质不亲和与提高寄主适合度两者相结合的策略,最终达到在二斑叶螨中维持感染状态并扩散传播的目的。本研究结果为今后利用Wolbachia的扩散规律控制有害生物及疾病传播提供了基础。     

烟粉虱复合种内共生菌多样性及其生物学意义

烟粉虱复合种Bemisia tabaci（Gennadius） complex内共生菌的种类可分为5类：变形菌门（Proteobacteria）γ变形菌纲的初级内共生菌Candidatus Portiera aleyrodidarum和次级内共生菌,变形菌门α变形菌纲Wolbachia属细菌,衣原体门（Chlamydiae）衣原体纲细菌CandidatusFritschea bemisiae以及拟杆菌门（Bacteroidetes）类噬胞细菌（Cytophaga-like-organism, CLO）。系统发育分析表明,烟粉虱初级内共生菌分为2支,一些初级内共生菌和宿主系统发育并不严格一致; 次级内共生菌分为3支,一些次级内共生菌可能存在水平传播或多次侵入的现象。上述5类内共生菌在烟粉虱不同生物型/地理种群内的分布存在差异。B型烟粉虱可能具有独特的初级、次级内共生菌,并且不含有或很少含有Wolbachia属细菌、衣原体纲细菌Candidatus Fritschea bemisiae以及类噬胞细菌（CLO）。最后探讨了不同内共生菌对烟粉虱宿主的生物学意义及其研究方向。     

转染从灰飞虱提取的Wolbachia对豆叶螨繁殖适合度和寿命的影响

【目的】Wolbachia是广泛存在于节肢动物体内的一类母系遗传的共生菌, 能够通过多种机制调节节肢动物的生殖。近年来, 为了更进一步地探究Wolbachia与寄主之间的互作机制, 许多研究者展开了Wolbachia的人工转染研究。【方法】我们在实验室条件下将灰飞虱Laodelphax striatellus (Fallén)感染的Wolbachia提取纯化后, 利用显微注射的方法导入豆叶螨Tetranychus phaselus Ehara体内。研究了注入从灰飞虱提取的Wolbachia和豆叶螨自然感染Wolbachia对豆叶螨繁殖适合度和寿命的影响, 并测定了两种Wolbachia的密度随豆叶螨日龄增长的变化情况。【结果】结果显示, 外源Wolbachia在豆叶螨体内的拷贝数极低, 仅为自然感染豆叶螨体内Wolbachia拷贝数的0.5%左右。与自然感染的Wolbachia不同, 外源Wolbachia在豆叶螨种群中不能引起胞质不亲和, 但能够显著降低雌螨的产卵量。【结论】本研究表明, 来自灰飞虱的Wolbachia具有抑制豆叶螨种群扩张的潜在能力, 对豆叶螨生物防治具有一定的应用价值。