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。     

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。     

基于幼虫粪便的小菜蛾肠道细菌分离鉴定及其抗生素敏感性分析

【目的】昆虫肠道微生物对于其食物消化、生长发育以及环境适应性等方面都具有重要作用,本研究旨在探究小菜蛾Plutella xylostella(L.)幼虫肠道可培养细菌的菌群结构及抗生素敏感性。【方法】对小菜蛾3龄幼虫粪便进行了细菌分离培养和16S r DNA分子鉴定,并采用纸片扩散法对之进行了药敏试验。【结果】小菜蛾3龄幼虫肠道有5属6种细菌,即蒙氏肠球菌Enterococcus mundtii、欧文氏菌属Erwinia 2种、成团泛菌Pantoea agglomerans、类芽孢杆菌Paenibacillus sp.和栖稻假单胞菌Pseudomonas oryzihabitans,均与小菜蛾中肠细菌已知种不同,其中蒙氏肠球菌数量最多;蒙氏肠球菌、桃色欧文氏菌和成团泛菌对青霉素、氨苄青霉素、麦迪霉素、克拉霉素和洁霉素均不敏感,而对磷霉素、万古霉素和强力霉素等表现出相似的敏感性。【结论】小菜蛾幼虫肠道细菌菌群组成具有多样性,且存在天然耐药性现象。本研究为进一步开展小菜蛾幼虫肠道细菌微生物区系及功能细菌的研究提供了菌株材料和研究基础。     

取食聚苯乙烯塑料对黄粉虫幼虫肠道微生物群落的影响北大核心

随着塑料在人类社会中的普及,越来越多的废弃塑料及其前体物质被遗留在环境中,且其在自然环境中的降解速度十分缓慢,为此寻找有效的降解途径成为亟待解决的科学问题。【目的】探究利用黄粉虫(Tenebrio molitor)幼虫取食聚苯乙烯对其肠道微生物种群及其代谢路径的响应,以期通过食物诱导寻找一条生物降解和利用聚苯乙烯的有效途径。【方法】以聚苯乙烯为唯一食物来源喂饲黄粉虫幼虫,通过测量幼虫存活率和个体的体重来测定其生长发育情况;通过对其肠道内容物进行16S rRNA基因测序,分析其肠道菌群结构的变化;采用京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析法来预测相关功能基因。【结果】取食聚苯乙烯黄粉虫幼虫存活率和体重均下降,聚苯乙烯塑料明显减少;取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道菌群丰度与多样性明显减少,在门水平,取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道的优势菌为变形菌门(Proteobacteria)、软壁菌门(Tenericutes)和厚壁菌门(Firmicutes);在属水平,取食聚苯乙烯的黄粉虫幼虫肠道优势菌为螺旋体菌属(Spiroplasma)、肠杆菌(Enterobacillus)和大肠埃氏-志贺氏菌(Escherichia-Shigella);通过KEGG功能预测,找到与芳香类和烷烃降解功能相关的基因共18种,取食聚苯乙烯组黄粉虫幼虫肠道菌群降解聚苯乙烯相关通路丰度升高,相关基因表达增强。【结论】聚苯乙烯可以为黄粉虫幼虫生长发育提供一定的物质和能量,且能够使其完成一个世代过程;幼虫长时间取食单一食物后,其肠道菌群结构会发生目标性变化,利用KEGG预测能够找到与聚苯乙烯代谢相关的基因,为后续研究工作提供了有价值的依据。     

取食不同食料的美国白蛾幼虫肠道细菌多样性及差异性研究

为了解取食不同食料的美国白蛾Hyphantria cunea Drury幼虫肠道细菌多样性及差异性,本研究应用Illumina Hi Seq二代测序技术检测16S rDNA基因序列的方法分析以人工饲料、桑树Morus alba Linn和柳树Salix babylonica Linn为食的3种美国白蛾5龄幼虫肠道细菌类群结构、丰度差异和α多样性。共获得657 819对读数,聚成3 743个OTUs,注释到23个门,60个纲,90个目,143个科,196个属和58个种。科以上分类阶元,以两种植物为食的幼虫肠道的优势类群一致,但取食人工饲料的幼虫在各级分类水平与前者不同(门水平除外)。在属分类阶元,取食3种美国白蛾幼虫肠道菌群优势属各不相同,丰度最高分别为希瓦氏菌属Shewanella(12.81%)、葡萄球菌属Staphylococcus(7.86%)和芽孢杆菌属Bacillus(5.24%)。种水平上海藻希瓦氏菌Shewanella algae在3种食料的美国白蛾幼虫肠道中都有较高的丰度;松鼠葡萄球菌Staphylococcus sciuri在以桑树和柳树为食料的美国白蛾幼虫肠道中比例较高,但在以人工饲料的幼虫中比例很低。3种食料的幼虫共有的OUTs为228个,特有的OUTs分别为人工饲料145个、桑树160个和柳树138个。以上结论表明取食不同食料的美国白蛾幼虫的肠道细菌类群结构和丰度存在一定差异。α多样性指数表明美国白蛾幼虫肠道细菌群落具有较高的丰富度和多样性。为进一步探明其肠道细菌的功能以及对寄主的适应机制等方面的研究奠定基础。     

两种象甲幼虫肠道微生物组成及对高单宁食物的适应

【目的】象甲是栎属植物橡子中主要的寄生昆虫,但其适应高单宁食物(橡子)的肠道微生物基础尚待揭示。本研究分析了蒙古栎和辽东栎橡子中两种柞栎象(Curculio arakawai和C.dentipes)幼虫的肠道菌群结构和多样性,试图阐明柞栎象幼虫适应高单宁食物的肠道微生物基础。【方法】分别提取蒙古栎和辽东栎橡子中象甲幼虫各50头的肠道DNA,利用Illumina MiSeq技术对肠道菌群的V3–V4区序列进行16S rRNA测序,统计样品操作分类单元(OTU)数量,分析物种组成丰度、α多样性和β多样性。【结果】结果表明,可用于物种分类的OTU分别有2054和2308个,C. arakawai和C. dentipes共有的OUT 481个。在两种柞栎象C. arakawai和C. dentipes肠道菌群中,共注释到的主要分类阶元有27个门、145个科和274个属。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)在两种象甲肠道菌群中占优势;假单胞菌属Pseudomonas(63.8%)、沙雷氏菌属Serratia(6%)和不动杆菌属Acinetobacter (5.2%)是C. arakawai肠道中的主要类群,而沙雷氏菌属Serratia (32%)、拉恩菌属Rahnella(24.2%)、气单胞菌属Aeromonas(6.8%)和立克次体属Rickettsia(6.6%)在C.dentipes肠道菌群中占主导优势。C. arakawai和C. dentipes肠道菌群α多样性无显著差异,β多样性则差异显著。具有单宁酶活性的肠道细菌,如粘质沙雷菌Serratia marcescens、乳球菌Lactococcus lactis、假单胞菌Pseudomonas spp.在C. arakawai和C. dentipes之间差异不显著。【结论】寄生在蒙古栎和辽东栎橡子中的C. arakawai和C.dentipes肠道菌群组成迥异,这可能与遗传因素和食物特点有关。具有单宁酶活性的粘质沙雷氏菌Serratia marcescens和乳球菌Lactococcus lactis等菌类可能是两种象甲幼虫适应高单宁食物的肠道微生物基础。     

利福平对红裸须摇蚊幼虫肠道微生物群落结构及功能的潜在影响北大核心

【目的】摇蚊是水生生态系统中重要的昆虫种类之一,其肠道微生物与个体生长发育、环境适应等过程密切相关,本研究旨在探究抗生素处理对摇蚊幼虫肠道微生物群落结构及功能的潜在影响。【方法】利用16S rRNA基因扩增子测序技术对利福平处理的红裸须摇蚊(Propsilocerus akamusi)幼虫肠道内容物中的菌群进行分析和比较,应用Tax4Fun法对其肠道菌群功能进行预测。【结果】利福平处理能够改变红裸须摇蚊幼虫肠道群落结构和多样性,宿主肠道菌群中拟杆菌门(Bacteroidota)(P<0.05)以及脱铁杆菌门(Deferribacterota)(P<0.001)的相对丰度显著上升,而变形菌门(Proteobacteria)与厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度有所下降。在属水平上,利福平处理使耶尔森菌属(Yersinia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)的相对丰度有所降低,其中脱硫弧菌属(Desulfovibrio)显著降低。与此同时,共线性网络分析表明利福平处理后细菌群落稳定性大幅下降,菌种之间关联性显著减弱。通过京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路注释预测出红裸须摇蚊幼虫肠道菌群基因与基因信息处理、新陈代谢、人类疾病等功能相关,利福平处理可以使肠道菌群基因的抗药性功能显著上升,而内分泌和代谢疾病功能显著下降。【结论】研究结果揭示了抗生素利福平对红裸须摇蚊幼虫肠道细菌群落结构及功能的潜在影响,为进一步探索摇蚊肠道菌群发挥的必要作用奠定理论基础。     

基于16S rDNA基因序列的泽兰实蝇幼虫肠道细菌多样性分析

【目的】探究泽兰实蝇Procecidochares utilis幼虫肠道细菌的多样性。【方法】利用Illumina HiSeq技术对泽兰实蝇幼虫肠道细菌的16S rDNA-V6变异区序列进行测序,应用USEARCH和QIIME等软件整理和统计样品序列数目和操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)数量,分析物种的丰度和Alpha多样性。【结果】共获得1 593 506对reads,拼接为1 579 372条tags,经过滤后得到的1 572 860条tags聚类为1 341个OTU。总共注释到13个门,4个纲,6个目,7个科,10个属和4个种。其中变形菌门(Proteobacteria)的细菌为优势菌,占99%;在属分类阶元上,沃尔巴克氏体属Wolbachia占45%,是优势属。【结论】泽兰实蝇幼虫肠道细菌多样性丰富。相关的种类和丰度信息为后期研究揭示肠道细菌介导泽兰实蝇寄主植物专化性奠定了基础。     

松墨天牛成虫室内外种群肠道细菌的多样性及功能分析

【目的】为明确松墨天牛Monochamus alternatus成虫中、后肠细菌群落结构,探索肠道细菌的潜在功能。【方法】分别提取室外和室内饲养的松墨天牛成虫各15头(室内和室外各15个中肠、15个后肠)的肠道DNA,利用二代测序技术对松墨天牛成虫肠道细菌的16S rDNA V3–V4区序列进行测序,统计操作分类单元(OTUs)数量,分析物种组成、Alpha多样性和Beta多样性;采用PICRUSt软件预测肠道细菌的功能。【结果】共获得544180条高质量序列,在97%相似度下将其聚类为615个OTUs,总共注释到22个门、48个纲、112个目、172个科、285个属和408个种。室内种群的OTUs数量多于室外种群,室内外种群的OTUs种类存在差异性。同一种群的中、后肠之间差异不明显。变形菌门Proteobacteria为室内外松墨天牛肠道细菌的最优势门;肠杆菌属Enterobacter为室外种群肠道细菌和室内种群后肠细菌的最优势属,沙雷氏菌属Serratia为室内种群中肠的最优势属。Alpha多样性结果表明松墨天牛成虫室内种群肠道菌群的丰度显著高于室外种群;Beta多样性结果显示室外种群肠道菌群均一性和稳定性比室内种群好。室外和室内种群的中肠与后肠之间在菌群丰度和多样性上均无显著差异。功能预测结果表明,室内外松墨天牛成虫肠道菌群中代谢通路的丰度最高,其中以糖类代谢和氨基酸代谢为主,还有降解外源化学物质、萜类和聚酮类化合物及其他次生代谢物质的能力。不同种群、不同肠段之间的功能丰度均无显著差异。【结论】明确了取食不同食料的松墨天牛成虫中、后肠的细菌群落结构及差异,了解了肠道细菌的潜在作用,为进一步探究松墨天牛肠道共生菌的功能提供了理论基础。     

维吾尔族与汉族儿童肠道细菌群落分析

【背景】肠道菌群是人体的重要组成部分,在人体的多种生命活动中发挥着重要作用。【目的】探究维吾尔族和汉族儿童肠道细菌群落特征,为儿童营养健康状况监测和营养改善工作提供更有效精准的营养干预策略。【方法】从新疆维吾尔自治区泽普县维吾尔族和河南省民权县汉族人群中分别随机选取10?12岁学龄期儿童各20名,同一时间段收集其新鲜粪便,提取细菌总DNA,通过高通量测序和生物信息学分析,研究两地区健康维吾尔族儿童与汉族儿童肠道细菌群落的差异。【结果】获得测序序列2 007 100条,归类于994个OTU;所有样本共含15个细菌门139属。α多样性和β多样性分析表明,调查地区的2个民族儿童肠道细菌的丰富度和多样性均有统计学意义上的差异,维吾尔族儿童肠道细菌群落丰富度高于汉族儿童,而物种多样性不如汉族儿童。其中,维吾尔族儿童肠道细菌丰度相对占优势的门和属及其丰度值为：拟杆菌门(Bacteroidetes,63%)、厚壁菌门(Firmicutes,22%)、普氏菌属(Prevotella,61%)、琥珀酸弧菌属(Succinivibrio,9%)和粪杆菌属(Faecalibacterium,5%);汉族儿童肠道细菌丰度占优势的门和属及其丰度值为：厚壁菌门(57%)、拟杆菌门(23%)、粪杆菌属(16%)、普氏菌属(11%)和拟杆菌属(Bacteroides,11%)。【结论】调查地区维吾尔族与汉族儿童肠道细菌群落差异较大,这为进一步研究肠道菌群与膳食因素及人体营养健康状况之间的关系提供了依据。     

三种跳虫肠道菌群的多样性分析及功能预测

【目的】跳虫在土壤生态系统中发挥着重要的作用。本研究旨在调查Sinella(Coecobrya)oligoseta,Proisotoma minuta和Tomocerus missus 3种跳虫肠道菌群的结构和多样性以及潜在功能。【方法】采用16S rDNA扩增子测序法对以上3种跳虫成虫肠道内容物中的菌群进行分析和比较;应用Tax4Fun法对其肠道菌群基因进行功能预测。【结果】3种跳虫中成虫肠道菌群多样性最高的是T.missus,最低的是S.(C.)oligoseta。在门水平上3种跳虫成虫肠道中最主要的菌群均为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),放线菌门(Actinobacteria)也具有较高的丰度;在属水平上S.(C.)oligoseta肠道中假单胞菌属Pseudomonas的丰度(16.21%)明显高于P.minuta和T.missus肠道中的丰度(分别为0.87%和1.37%);P.minuta肠道中弧菌属Vibrio的丰度(25.81%)明显高于S.(C.)oligoseta和T.missus肠道中的丰度(分别为3.35%和0.004%)。另外,KEGG pathway注释预测出3种跳虫成虫肠道菌群基因功能涉及碳水化合物和氨基酸代谢、传染性疾病和耐药性。【结论】S.(C.)oligoseta,P.minuta和T.missus这3种跳虫肠道菌群在门水平上的核心菌群相同,而在属水平上的优势菌属丰度存在较大差异,其影响因素应该包括物种自身遗传特点及栖息地环境中微生物种类和数量的不同。在这3种跳虫肠道内发现放线菌,有利于新型放线菌的开发及其代谢产物的利用,并且它们的肠道内很可能存在耐药性和致病性菌株,这为跳虫肠道菌群的功能研究指引了新方向。     

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。     

基于高通量测序的褐飞虱肠道微生物多样性分析

【目的】探明褐飞虱Nilaparvata lugens成虫肠道微生物群落结构和多样性。【方法】分离褐飞虱成虫完整肠道并提取总DNA,利用Illumina MiSeq(PE300)技术对其肠道细菌16S rRNA的V3-V4变异区和真菌ITS2序列进行测序,统计肠道微生物的操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)数量,分析其物种组成、丰度及Alpha多样性。并通过qPCR技术验证随机挑选注释到的4种肠道菌的高通量测序数据的有效性。【结果】分别获得褐飞虱成虫肠道细菌16S rRNA和真菌ITS2优质序列32 395和24 986条,根据序列相似性进行聚类分析分别获得235和128个OTUs。其中,细菌共注释到7个门, 15个纲, 26个目, 45个科和73个属;真菌共鉴定到3个门, 9个纲, 12个目, 15个科和18个属。在门分类水平上,细菌以变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)为优势门类;真菌以子囊菌门(Ascomycota)为绝对优势菌门。在属分类水平上,细菌的优势属为不动杆菌属Acinetobacter以及紫单胞菌科(Porphyromonadaceae)未确定属和毛螺菌科(Lachnospiraceae)未确定属,其丰度分别为36.37%, 17.22%和15.01%;真菌的优势属为粪壳菌纲(Sordariomycetes)未确定属,丰度为95.77%。Alpha多样性分析结果显示,褐飞虱肠道细菌(真菌)的观测物种数、Chao1指数、Shannon指数和Simpson 指数分别为235(128), 262.64(165.40), 3.90(0.91)和0.62(0.75)。4种肠道菌的qPCR结果显示高通量测序数据具有较高的有效性。【结论】褐飞虱成虫肠道细菌和真菌群落整体多样性比较丰富。研究结果为从共生微生物角度解析褐飞虱的环境适应性以及开发基于微生物防治的新技术等方面提供了依据。     

小菜蛾活化蛋白激酶C受体1基因PxyRACK1在变态发育调控中的作用

【目的】活化蛋白激酶C受体1(receptor for activated C kinase 1, RACK1)参与了多细胞生物体中重要的信号传导,调节生物体的生长发育。本研究旨在克隆小菜蛾Plutella xylostella RACK1基因PxyRACK1,调查其表达模式,明确其对小菜蛾化蛹的影响及其机制。【方法】克隆PxyRACK1的全长cDNA,进行生物信息学分析,并利用qPCR检测其在小菜蛾各发育阶段(卵、1-4龄幼虫、预蛹、蛹和成虫)的表达;通过dsPxyRACK1显微注射小菜蛾4龄幼虫进行RNA干扰,并检测RNAi后PxyRACK1及蛹期特异表达基因PxyBr-Z2/3的表达量;统计死亡率、化蛹率、平均化蛹时间以及蛹重。【结果】小菜蛾PxyRACK1(GenBank登录号: MW160739)序列全长为1 148 bp,开放阅读框长960 bp,编码319个氨基酸,具有7个WD40重复序列,每个WD40重复序列包含39~42个氨基酸。PxyRACK1在小菜蛾各发育阶段均有表达,其中4龄第2天幼虫中表达量最高,2日龄蛹中表达量最低。显微注射dsPxyRACK1 24 h后,处理组4龄幼虫中PxyRACK1和PxyBr-Z2/3表达量较对照组(dsGFP注射组)的分别显著降低了36.26%和83.46%,并且显微注射dsPxyRACK1导致试虫死亡率上升、化蛹推迟、化蛹率降低以及蛹重减轻。【结论】结果说明PxyRACK1参与调控小菜蛾蛹期变态发育。本研究为进一步阐明小菜蛾变态发育的信号调控通路及开发新型昆虫生长调节剂提供了思路。     

取食含不同植物源成分的饲料对香樟齿喙象幼虫生长发育及体内解毒酶活性的影响

【目的】明确取食含不同植物源成分的饲料对香樟齿喙象Pagiophloeus tsushimanus幼虫生长发育以及体内解毒酶活性的影响,以探究寄主植物对香樟齿喙象食性与抗性的作用。【方法】以3种樟科植物(香樟Cinnamomum camphora和浙江桂Cinnamomum chekiangensis和浙江楠Phoebe chekiangensis)枝条粉末为植物源成分,配制成半人工饲料。以半人工饲料进行室内饲养后,分别测定取食半人工饲料后香樟齿喙象幼虫的发育历期、体重、死亡率和化蛹率,以及饥饿12 h后取食含不同植物源成分的半人工饲料的4龄幼虫体内解毒酶(谷胱甘肽-S-转移酶、羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶)活性时序变化。【结果】香樟齿喙象幼虫的发育历期在取食含不同植物源成分的半人工饲料之间存在显著差异。取食含香樟成分的半人工饲料的幼虫发育历期最短(100.13 d),取食含浙江楠成分的半人工饲料的幼虫发育历期最长 (123.33 d);整个幼虫期的死亡率以取食含浙江桂成分的半人工饲料的幼虫最高(41.67%),以取食含香樟成分的半人工饲料的幼虫最低(10.00%);化蛹率以取食含香樟成分的半人工饲料的最高(87.32%);取食含香樟成分的半人工饲料的幼虫体重增长速率也明显高于取食含浙江桂或浙江楠成分的半人工饲料的幼虫。饥饿12 h后取食含不同植物源成分的半人工饲料的香樟齿喙象4龄幼虫体内GST和 AChE活性并无显著差异(P＞0.05);而取食含香樟成分的半人工饲料的幼虫CarE活性在60 h时大幅度上升。【结论】说明香樟齿喙象对天然寄主香樟具有较强的生理适应性,这可能与其专食性密切相关;同时,也表明香樟齿喙象可以通过调节自身生长发育和解毒代谢功能来适应不同寄主植物。     

Laboratory evaluations of a wild crucifer Barbarea vulgaris as a management tool for the diamondback moth Plutella xylostella (Lepidoptera: Plutellidae)

The term 'dead-end trap cropping' has recently been proposed to identify a plant that is highly attractive for oviposition by an insect pest, but on which offspring of the pest cannot survive. The potential of the wild crucifer Barbarea vulgaris R. Br. to allure and serve as a dead-end trap crop for the diamondback moth Plutella xylostella (L.), an important pest of cruciferous crops worldwide, was examined in laboratory experiments. When P. xylostella adults were provided with a dual-choice of plants of B. vulgaris, and Chinese cabbage Brassica campestris (L.), in one arena, adult moths laid 2.5-6.8 times more eggs on the former than on the latter. When P. xylostella adults were provided with a dual-choice of plants of B. vulgaris and common cabbage Brassica oleracea L., adult moths laid virtually all their eggs on the former and ignored the latter. Nearly all P. xylostella eggs laid on the three species of plants hatched successfully, but nearly all individuals on plants of B. vulgaris died as neonates or early instar larvae, while 87-100% of the larvae on Chinese cabbage and common cabbage survived to pupation. Dual choice tests with a Y-tube olfactometer showed that volatiles from B. vulgaris were much more attractive to P. xylostella adults than those from common cabbage. The results demonstrate that B. vulgaris has a great potential as a dead-end trap crop for improving management of P. xylostella. Factors that may influence the feasibility of using B. vulgaris as a trap crop in the field are discussed, and ways to utilize this plant are proposed.