蚜虫初级内共生菌Buchnera aphidicola研究进展

动物和细菌的内共生关系一直是生物学关注的热点,相关研究不但对于了解动物宿主的生长、繁殖等有重要意义,也有助于探讨生命起源和进化等生命现象。蚜虫类昆虫体内存在一类专性的胞内共生菌Buchnera,它对于蚜虫营养代谢和正常发育至关重要,被称为蚜虫的初级内共生菌。由于两者间具有专性共生关系,使其成为内共生关系研究的理想模型。本文将从Buchnera的基本特征、Buchnera与蚜虫进化关系、Buchnera在共生关系中的作用及Buchnera基因组学等方面对Buchnera研究现状进行综述,并对未来的研究热点进行展望。     

弓背蚁属蚂蚁初级内共生菌Blochmannia的研究进展

昆虫与其体内细菌的互利共生关系是近十余年来生物学家关注的热点领域,也是研究物种间协同进化的理想模型。Blochmannia是蚁科弓背蚁属Camponotus蚂蚁体内的初级内共生菌,作为最早被描述的动物与细菌之间的共生关系,Blochmannia在帮助宿主蚂蚁合成食物中所缺少的必需营养物质、维持生长发育、繁殖和营养代谢等方面发挥重要作用。本文从Blochmannia的分布规律、母系传播、基因组特征及其功能等方面进行综述,以期为相关研究提供参考和借鉴。     

昆虫内共生菌研究概况

内共生菌与昆虫形成互惠共生关系,在宿主昆虫的生长、生殖、传播植物病害以及探讨生命起源与进化等等方面都有很重要的意义。从昆虫内共生菌的特点、内共生菌在昆虫体内的分布、对昆虫的影响、获得少或缺内共生菌的方法及其研究内共生菌的潜在意义等方面进行了综述。     

昆虫内共生菌研究概况*

内共生菌与昆虫形成互惠共生关系,在宿主昆虫的生长、生殖、传播植物病害以及探讨生命起源与进化等等方面都有很重要的意义。从昆虫内共生菌的特点、内共生菌在昆虫体内的分布、对昆虫的影响、获得少或缺内共生菌的方法及其研究内共生菌的潜在意义等方面进行了综述。     

鳞翅目昆虫内共生菌研究进展

内共生菌(endosymbionts)与其昆虫宿主的共生关系是普遍存在的，它们彼此相互依赖、相互影响、协同进化。近年来，关于昆虫内共生菌的研究多以半翅目(Hemiptera)和双翅目(Diptera)昆虫为主，但数量不断增加的研究表明鳞翅目(Lepidoptera)昆虫与其体内共生菌的互作模式和机制也正在受到越来越多的关注。鳞翅目昆虫种类多，分布广，主要作为植食者、传粉者在生态系统中发挥作用，而其绝大部分幼虫会对农林业生产造成巨大经济损失。鳞翅目昆虫体内共生菌群落多样性相对较低，主要以次生共生菌Wolbachia为主，少数也感染有Spiroplasma，Arsenophonus及Rickettsia。它们常呈严格的母系垂直传播，也会发生一定比例的水平传播，在宿主的生长发育、生殖调控、环境适应、遗传进化方面发挥重要作用。目前一般采用诊断性聚合酶链反应、高通量扩增子测序、宏基因组测序等方法检测内共生菌。但鳞翅目昆虫内共生菌研究领域存在一些难点，包括：大多数内共生菌无法离体培养；丰度较低的内共生菌的生物学功能难以确定。基于鳞翅目昆虫内共生菌的分布及该领域的难点，建议未来的研究重点应放在次生共生菌及其生物学功能上。     

昆虫内共生菌及其功能研究进展

昆虫内共生菌与宿主之间的互作关系已逐渐成为昆虫学的研究热点之一。昆虫内共生菌具有协助宿主营养代谢、 逃避天敌攻击和增强抗药性等功能： 通过协助宿主营养代谢, 提供食物中缺乏的营养物质来弥补食物中营养物质的不足; 分泌抗菌肽、 毒素等物质以增强对外源寄生物等的防御能力, 抑制对宿主的不利影响; 同时, 也可以增强宿主抗逆性, 调控植物生理反应, 抑制植物对宿主的不利影响; 利用对抗逆性基因精确的表达调控来增强宿主抗药性等。因此, 内共生菌介导的宿主生物学性状的改变, 扩大了宿主昆虫的生态位, 成为昆虫生长发育过程中的重要调控因子。目前, 昆虫内共生菌的功能往往是通过研究宿主感染共生菌前后性状的变化而证实。近几年, 转录组学、 蛋白质组学、 基因组学等技术的进步, 促进了内共生菌与宿主昆虫共生机制研究的发展。通过研究内共生菌及其功能基因在昆虫种群动态中的作用, 特别是内共生菌感染对宿主生殖、 存活、 适应环境能力的影响, 将有利于揭示内共生菌与宿主的共生机制, 并最终为开发新的防控技术提供理论依据。本文针对昆虫内共生菌的功能进行了综述, 并对日后的研究方向进行了展望, 提供了研究昆虫内共生菌与宿主互作关系的方法及建议。     

共生菌与昆虫的免疫

共生菌可通过产生抗菌物质、调控宿主免疫相关基因和微生物种间竞争作用等方式保护昆虫宿主免受病原体的侵染。为维持共生关系,昆虫进化出精细的调控机制避免对共生菌的过激免疫应答,共生菌通过免疫识别信号多态性或化学拟态来降低或躲避宿主免疫系统对自身的伤害。本文在分析共生菌对宿主免疫的功能及其机制的基础上,探讨宿主对免疫应答的精准调控以及共生体系的协同进化,以期为共生菌对宿主免疫影响的深入研究提供参考。     

昆虫次生内共生菌Rickettsia研究进展

Rickettsia隶属于变形菌纲Proteobacteria的α亚群立克次体科Rickettsiaceae革兰氏阴性菌,是形态多样的次生真核细胞内共生菌。Rickettsia的功能是多样的,在一些宿主中为营养共生菌,在另一些宿主中为生殖调控因子,或以昆虫为载体的植物病原菌,此外,Rickettsia还能增强宿主抗药性,提高宿主抵御天敌、高温或者其它致死因素的能力。本综述主要从Rickettsia的起源、分类、在昆虫体内的分布、传播方式、与昆虫生殖调控的关系以及基因组进化等方面,简述Rickettsia的研究进展,重点提出了Rickettsia研究中一些尚未解决的问题,期望通过这些研究进一步明确Rickettsia与昆虫之间的互作关系。     

实蝇肠杆菌科共生菌的研究进展

实蝇与体内微生物的共生关系是目前较受关注的研究课题。其中,肠杆菌科细菌是这些内共生微生物中的重要一类,广泛存在于实蝇肠道和生殖系统中。研究证明,共生肠杆菌科细菌在参与实蝇的碳氮循环、营养代谢、生殖免疫及生物防治等方面都发挥着极大的作用。近年来,人们利用分子生物学技术已鉴定出部分实蝇内共生肠杆菌科细菌的类群,发现许多优势的益生肠杆菌种和代谢产物,它们能增强实蝇的健康,提高昆虫不育技术的应用高效性。本文对实蝇共生肠杆菌科细菌的种类、分布和作用,以及它们在不育昆虫技术中的应用进展作一综述,这不仅有助于人们更深入地了解宿主与共生菌群落间的互作关系,而且对人类开发新型实蝇防治饵剂以及将此类共生益生菌应用于实蝇不育技术有重要意义。     

真菌内共生细菌研究进展

自真菌内共生细菌在1970年被首次发现以来,各个时期的学者都采用当时流行的研究方法关注宿主真菌及其内共生细菌之间的关联现象。近年来科技手段日益多样,对二者相互作用的探索逐渐成为新的研究热点,随着研究的不断拓展和深入,越来越多的生物学现象和原理被揭示。本文在真菌内共生细菌的研究方法、定殖位置、形态、分类、宿主类群、共生关联的建立、生物学功能、宿主治愈、分离和重新植入等方面进行综述,并在此基础上进行展望,以期为真菌内共生细菌的广泛深入研究提供借鉴。     

家蚕核型多角体病毒水平转移基因分析

为了探讨杆状病毒基因组的遗传进化模式,文章利用家蚕核型多角体病毒(BmNPV)和其宿主家蚕全基因组数据,进行了全基因组的同源性搜索和系统进化分析,结果显示,BmNPV的几丁质酶(Chi)基因、凋亡抑制蛋白3(IAP3)基因和尿苷二磷酸葡萄糖转移酶(UGT)基因为水平转移基因。这3个基因都来源于其宿主昆虫。通过核苷酸组成、密码子偏好性、选择压力等基因特征分析,发现BmNPV水平转移基因与其基因组序列存在明显差异,进一步验证水平转移基因的外源性。对3个水平转移基因的功能分析发现它们有利于杆状病毒在宿主昆虫中的侵染与繁殖,并提高杆状病毒在昆虫中的生存能力。     

昆虫共生细菌研究进展

昆虫体内定殖着大量微生物,经过漫长协同进化,昆虫与这些微生物构建了共生体系,这些昆虫共生微生物参与整个生态过程,对于生态系统中物质转化与交换、能量流动与利用、信息传递与调控等均发挥着重要作用。昆虫共生细菌具有丰富的物种多样性;昆虫与其共生细菌之间通过化学机制、生理机制、生态学机制和遗传学机制构建复杂的共生体系;昆虫为细菌提供稳定的生境并共享特定的代谢途径,共生细菌则协助宿主营养代谢,提供食物中缺乏的养分,促进昆虫生长和繁殖;通过分泌抗菌肽、毒素等,细菌能增强昆虫对寄生物的防御能力和抗病性,并通过调节昆虫对非生物因子的抗逆性和耐药性,扩大昆虫的生态位。昆虫共生细菌在农林牧渔业可持续安全生产与医药研发等领域具有应用潜力和广阔的发展前景。     

传粉细蛾与大戟科植物专性授粉的互惠共生体系

在已知的昆虫与植物所形成的专性授粉互惠共生体系中,榕树—榕小蜂、丝兰—丝兰蛾体系是经典实例,国内外学者已经从不同角度进行了大量的研究,为我们理解植物—传粉者互惠共生体系协同进化的机理和历史积累了宝贵的资料。近些年的研究发现鳞翅目细蛾科头细蛾属昆虫与大戟科植物之间也存在相似的协同进化关系。文章对国内外学者有关传粉细蛾与大戟科植物互惠共生协同进化的研究进行了整理。     

昆虫肠道微生物的研究进展和应用前景

昆虫肠道的独特结构和理化性质为多种多样的微生物定殖提供了特殊环境,肠道微生物的群落组成与宿主昆虫的生长发育、代谢繁殖等生命活动密切相关。种类丰富多样、生态位分布广泛的昆虫体内含有大量特化的肠道微生物群落,经过长期协同进化形成的共生关系具有多方面无可替代的优势。这种相对稳定的共生关系对昆虫整个生命周期具有极其重要的作用,肠道微生物不仅为宿主提供重要的营养物质、协助消化食物、提高宿主防御和解毒能力,还影响宿主昆虫的寿命、发育周期以及交配与繁殖能力等。同时,昆虫肠道微生物在农业、生态、医药以及能源环保等多个学科领域也显示出了巨大的应用前景。本文就昆虫肠道微生物群落的多样性、功能和影响肠道微生物生存因素,以及应用前景等方面进行综述,讨论了昆虫肠道微生物的最新研究进展。     

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。     

昆虫体内微生物多样性的影响因素研究进展

昆虫体内的微生物种类繁多,在长期的协同进化中与其宿主昆虫形成了密切的共生关系。近年来,随着分子生物学技术的快速发展与应用,昆虫体内微生物多样性得到广泛的研究。本文综述了影响昆虫体内微生物多样性的各种因素。体内微生物多样性除与昆虫种类相关外,还与昆虫自身因素(性别、发育龄期和种群)、生态因子(食物、温度、CO_2浓度和辐照)以及技术本身的局限性等方面密切相关。     

论昆虫与植物的相互作用和进化的关系

昆虫与植物是陆地生物群落中最为重要的组成部分,二者间的相互作用是多方面的,其中最为重要的是昆虫选择植物作为食物和生长场所、昆虫为植物传授花粉两方面。该文集中讨论这两方面的相互作用有哪些因素与进化有密切的关系。植食性昆虫根据其寄主植物范围,通常分为专食性（寄主范围窄）和广食性（寄主范围广）。从生态关系来看,广食性的取食行为比专食性的更为有利,但实际情况却与此相反,统观植食性昆虫的取食行为,有向专食性演化更为普遍的倾向。专食性发展有利于提高昆虫对寄主植物的选择效率,还可缓和天敌作用所造成的压力。根据昆虫与植物相互作用的特点,目前已提出很多昆虫与植物的进化理论,包括成对的协同进化、弥散的协同进化、群落的协同进化以及顺序进化。在昆虫对寄主植物的选择中,以植物对昆虫的影响较昆虫对植物的影响更为重要,称为顺序进化是适宜的;昆虫为被子植物传授花粉造成互惠共生,其中的进化关系应称为协同进化。     

昆虫肠道微生物的多样性、功能及应用

昆虫肠道微生物种类繁多、数量巨大,在与宿主长期的协同进化过程中,不仅形成极为多样的种群结构,也进化出多样的生物学功能,对宿主的营养、生理、发育、防御、抗逆等方面都产生显著影响。近年来,越来越多的昆虫肠道微生物的多样性和生物学特性被揭示,具有农业、能源和环保价值的众多微生物种类和活性基因得到了开发,展现出巨大的应用潜力。本文将从昆虫肠道微生物的多样性、生物学功能、应用三个方面对近年来的研究进展进行总结,并进行展望。     

叶蝉科昆虫分子系统发育的研究进展

从基因组DNA的提取、研究的基因片段、PCR引物选用、扩增条件以及叶蝉科不同阶元的分子系统发育分析等方面,综述叶蝉科(半翅目:叶蝉科)昆虫分子系统发育的研究进展。目前角顶叶蝉类的研究成果相对较多,大叶蝉亚科次之,其余类群的研究较少或无。线粒体基因与核基因序列联合分析以及线粒体全序列分析以及基因序列与形态数据相结合分析,分子鉴定叶蝉与共生菌之间的协同进化的研究,将是叶蝉分子系统学未来发展的主要研究手段。     

植菌昆虫与其共生真菌协同进化分子机制

昆虫菌业（fungiculture）是一种类似于人类种植业的昆虫种植体系,包括种植、耕作、收获和营养依赖4个过程,可分为高级的社会性昆虫如切叶蚂蚁、白蚁等和低级的非社会性昆虫如食菌小蠹虫、卷叶象甲、蜥蜴甲虫、树蜂等,它们均能种植并取食真菌。近年来随着组学及微生物组技术的发展,植菌昆虫与其共生真菌协同进化的分子机制研究方面取得了重要进展。系统发育分析阐明了植菌昆虫的起源与进化历程,并显示出与共生真菌系统发育的一致性;共生真菌细胞核数量也从双核增加到最多17个核,而染色体倍型也从单倍体增加为二倍体甚至多倍体;组学分析则揭示了植菌昆虫与其共生真菌在精氨酸、碳水化合物、木质素及几丁质合成或降解等方面显示出了高度的协同进化。本文系统综述了植菌昆虫及其共生真菌的系统进化、核进化及基因组进化进展,并探讨这种协同进化机制的生物学意义。