基于16S rRNA高通量测序的灰飞虱体内细菌群落结构及多样性分析

【目的】探明灰飞虱Laodelphax striatellus体内细菌的群落结构和种类多样性。【方法】采用Illumina MiSeq测序平台对新羽化24 h的灰飞虱雌雄成虫体内细菌16S rRNA的V3-V4变异区序列进行高通量测序,应用USEARCH和Silva等软件和数据库来统计样品序列数目和操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)数量,分析灰飞虱雌雄成虫体内细菌的种类组成、丰度、Alpha多样性及其差异。【结果】灰飞虱雌、雄成虫样本分别获得29 333和25 919条有效序列,根据序列相似性进行聚类分析分别获得55和57个OTUs。其中,雌、雄成虫两类样本共有OTU数目20个,特有的OTU数目分别为35和37个。基于OTU物种分类分析,雌雄成虫样本中细菌种类一共覆盖7个门、15个纲、23个目、33个科、56个属和73个种。在门、纲、目和科分类阶元上,雌雄成虫两类样本均以变形菌门(Proteobacteria,雌99.96%/雄99.16%)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,雌97.76%/雄97.84%)、红螺菌目(Rhodospirillales,雌83.92%/雄53.21%)和醋酸杆菌科(Acetobacteraceae,雌83.90%/雄53.17%)中的细菌为优势菌。在属分类阶元上,灰飞虱雌雄成虫体内优势菌为醋酸杆菌科未分类属(unclassified Acetobacteraceae),沃尔巴克氏体属Wolbachia次之,后者在雌、雄成虫体内丰度分别为13.81%和44.52%。在种水平上,灰飞虱雌、雄成虫体内特有细菌分别为21和32个种,但两类样本中性别特有种的丰度普遍极低,均不足0.5%。【结论】灰飞虱雌雄成虫间细菌群落组成和种类多样性存在差异。本研究为进一步挖掘灰飞虱体内关键微生物并解析其生物学功能及其利用等方面奠定了基础。     

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。