褐飞虱体内Arsenophonus、Wolbachia、Spiroplasma和Cardinium四种次生共生菌感染分析

【目的】Arsenophonus、Wolbachia、Spiroplasma和Cardinium是广泛分布于昆虫体内的次生共生菌,能对寄主昆虫的生殖和发育生理产生影响,明确不同地理种群褐飞虱体内4种共生菌的感染和系统发育关系可为利用共生菌防治害虫提供技术依据。【方法】利用Arsenophonus特异性23S rRNA基因引物,Wolbachia、Spiroplasma和Cardinium各自的16S rRNA基因引物PCR检测广西10个地市、海南海口及上海、江苏南京、湖南长沙共14个地理种群褐飞虱雌、雄虫体内共生菌感染情况,并对扩增到的基因片段进行测序、构建系统发育树。【结果】不同地区2014年和2015年褐飞虱体内Arsenophonus感染率最高的分别为河池种群(30%)和长沙种群(20%)、PWolbachia感染率最高为河池种群(20%)和南京种群(30%),而Spiroplasma和Cardinium在褐飞虱各种群内均未检测到。序列比对和发育分析表明,褐飞虱体内Arsenophonus与同翅目昆虫白蜡虫Ericerus pela Chavannes体内感染的该菌关系最近;而感染Wolbachia菌的系统发育分析表明,除海南种群有一个个体感染Wolbachia菌A群外,其余种群感染的全部为B群;同时在所有感染两类共生菌的个体中并未发现共感染现象。【结论】不同地理种群褐飞虱感染Arsenophonus和Wolbachia两类共生菌的感染率并不一致;总体上褐飞虱雌虫Wolbachia感染率要高于雄虫,褐飞虱体内感染的两类共生菌与其它昆虫体内的共生菌序列高度一致或类似,且在所有检测的地理种群中均未发现有Spiroplasma和Cardinium感染。     

华南地区柑橘木虱与柑橘粉虱内共生菌检测及其Wolbachia共生菌的系统发育关系分析

【目的】探明不同地理种群的柑橘木虱Diaphorina citri Kuwayama和柑橘粉虱Dialeurodes citri Ashmead体内昆虫内共生菌的种类及其感染率,并以Wolbachia共生菌为代表,对其系统发育关系进行分析,为今后自共生菌角度研发柑橘木虱和柑橘粉虱的新型防控技术奠定基础。【方法】以16S r DNA、23S r DNA以及wsp为目标基因,利用PCR技术检测采自于广州、湛江、南宁、桂林、厦门的柑橘木虱以及采自广州的柑橘粉虱体内共生菌的种类及其感染率;利用多位点序列分型(MLST)技术和MEGA 5.0软件对不同昆虫样本中的Wolbachia进行系统发育关系分析。【结果】本研究采集的柑橘木虱和柑橘粉虱均含有原生共生菌Portiera和次生共生菌Wolbachia、Cardinium、Rickettsia,但该3种次生共生菌在不同木虱与粉虱种群的感染率有所不同;Arsenophonus只在广州和湛江种群的柑橘木虱中检出。基于wsp基因及MLST基因序列的Wolbachia系统发育分析表明,华南地区柑橘木虱和柑橘粉虱体内的Wolbachia均属于Wolbachia的B大组Con亚组。【结论】不同地理种群的柑橘木虱与柑橘粉虱体内感染的共生菌种类及其感染率不同;Wolabchia共生菌与柑橘木虱寄主不存在协同进化关系,在同一采集点存在Wolbachia通过柑橘寄主在柑橘木虱之间、柑橘木虱与柑橘粉虱之间水平传播的可能性。     

不同地理种群褐飞虱体内共生酵母菌的个体大小及数量差异

褐飞虱腹部脂肪体内普遍存在共生酵母菌,该类共生菌在褐飞虱的生理代谢和营养利用等方面起着重要作用。采用冷冻切片技术结合显微摄像系统观察法测定不同地理种群褐飞虱体内共生酵母菌的个体大小和数量。试验结果表明,不同地理种群褐飞虱雌(雄)成虫体内共生菌的个体大小和数量差异显著,依次为:对照种群>广西种群>浙江种群>福建种群。结合虫体内脂肪和糖元含量的分析得出,褐飞虱体内共生酵母菌的长、宽度和数量与脂肪和糖元含量显著正相关。文章从共生酵母菌的角度解释了不同地理种群褐飞虱致害性变异的内在原因,并推测,迁飞过程所导致的褐飞虱体内脂肪和糖元的消耗影响了该类共生菌的数量和质量,并最终导致褐飞虱对抗性品种水稻的致害性减弱。     

水稻褐飞虱内生共生细菌Arsenophonus的鉴定和系统分析

利用16S rDNA通用引物扩增了水稻褐飞虱Nilaparvata lugens（Stål）体内共生细菌的序列,经克隆、测序和NCBI数据库比对,发现褐飞虱体内存在杀雄菌属Arsenophonus类共生细菌,系统发育上与粉虱科和木虱科体内的Arsenophonus属亲源关系较近。在褐飞虱体内该共生细菌具有两种长度不同的16S rDNA序列,分别为1 504 bp和547 bp,其中后者为前者中间缺失了957 bp,其余序列相同。通过重新设计两对引物进行扩增,进一步确认不同褐飞虱地理种群及寄主种群均存在两种片段。Arsenophonus特异的 23S rDNA引物的扩增结果表明,Arsenophonus存在于所有检测的褐飞虱种群中,但不存在于水稻寄主中。荧光定量PCR检测发现3个褐飞虱室内寄主种群Arsenophonus属共生细菌含量不同,其中TN1种群明显高于Mudgo种群和ASD7种群。此为水稻褐飞虱体内存在Arsenophonus属共生细菌的首次报道。     

沟眶象体内感染的Wolbachia的wsp基因克隆与序列分析

Wolbachia是广泛分布于昆虫细胞内的一类共生菌,为明确Wolbachia在沟眶象Eucryptorrhynchus chinensis(Olivier)体内的感染情况和分类地位,采用Wolbachia的wsp基因片段对沟眶象5个地理种群(宁夏灵武、中宁、中卫、安徽淮北、山东聊城)共100个样本,进行分子检测。经过克隆和测序得到wsp基因片段593 bp(Gen Bank number:KP713759),明确了沟眶象体内存在Wolbachia的感染,并且其在不同地理种群内的感染率均为100%;通过wsp通用引物检测发现沟眶象体内感染了1种Wolbachia,属于A群Dro亚群。     

苹果蠹蛾体内wolbachia wsp基因克隆与序列分析

【目的】对苹果蠹蛾Cydia pomonella L.体内共生菌Wolbachia进行分子生物学鉴定,确定该虫体内Wolbachia的进化位置,为进一步探讨Wolbachia对其生殖作用的调控机制提供理论依据。【方法】应用Wolbachia的wsp基因特异引物,通过PCR扩增法检测了苹果蠹蛾10个地理种群(新疆伊犁、吐鲁番、和田、石河子、奎屯、哈密、库尔勒、阿拉尔、喀什、和甘肃张掖)感染Wolbachia的状况,并对阿拉尔种群体内的Wolbachia的wsp基因进行测序和序列分析。【结果】苹果蠹蛾10个地理种群全部感染了tWolbachia,利用wsp基因的特异性引物从阿拉尔种群体内扩增出了617 bp的Wolbachia的wsp基因片段(GenBank登录号为KC832324),系统发育分析结果表明,苹果蠹蛾体内感染的Wolbachia属于A群Dor亚群,与锤角细蜂亲缘关系较近。【结论】苹果蠹蛾体内普遍感染了Wolbachia,属于A群Dor亚群。     

我国烟粉虱自然种群中存在广泛的Wolbachia感染现象

Wolbachia是广泛分布于节肢动物生殖组织中的细胞质遗传的一类共生菌,可以引起宿主生殖行为的改变.烟粉虱是重要的农业害虫,已有的研究表明烟粉虱中存在Wolbachia的感染,但所检测到的感染率不高,并且迄今在烟粉虱中所检出的Wolbachia均属于B组群.该研究从我国河北、新疆、北京、山东、浙江、广西、海南、广州和福建采集到18个烟粉虱地理种群,首先基于ITS1 rDNA克隆测序鉴定了烟粉虱的生物型,然后采用自行设计的Wolbachia 16S rDNA及wsp基因的专用引物对所采集到的烟粉虱种群进行了分子检测.结果表明几乎所有的烟粉虱自然种群中都存在Wolbachia感染,同时还发现B/Q生物型烟粉虱中主要感染A组群Wolbachia,而非B/Q生物型烟粉虱中存在大量的超感染现象.该研究显示烟粉虱自然种群中Wolbachia的感染率比预想的要高得多,而分子检测方法的灵敏度可能是影响Wolbachia感染率研究的关键因素之一.     

水稻二化螟内共生菌杀雄菌属和沃尔巴克氏体的检测与分析

应用杀雄菌属(Arsenophonus)23S rDNA基因和沃尔巴克氏体(Wolbachia) wsp基因的特异引物,通过PCR扩增的方法对我国20个水稻二化螟地理种群感染两类内共生菌的情况进行了检测.结果表明: 我国水稻二化螟不同地理种群的Arsenophonus和Wolbachia感染率不一致,哈尔滨、惠水、吉林、南阳和扬州5个地理种群的Arsenophonus感染率为5.0%～50.0%;汉中、南宁和扬州3个地理种群的Wolbachia感染率为25.0%～40.0%,其他地理种群中没有检测到这两种共生菌的存在.水稻二化螟不同地理种群感染的Arsenophonus 23S rDNA基因序列完全一致,将该基因株型命名为csArs.但所检测到的Wolbachia wsp基因序列不一致,分别为wChisup1、wChisup5和wChisup6,其中wChisup1属于A群,其他属于B群.这说明水稻二化螟感染的Arsenophonus为同一株型,而感染的Wolbachia株型较为复杂.通过构建系统发育树发现,水稻二化螟体内的Arsenophonus23S rDNA基因和Wolbachia wsp基因与其他物种体内相关序列完全一致或高度相似.     

白背飞虱中的Wolbachia和Cardinium双重感染特性

为了明确自然种群白背飞虱Sogatella furcifera中Wolbachia和Cardinium的感染情况以及Wolbachia与其特有的WO噬菌体之间的关系, 以采自中国7个省区9个地点的白背飞虱为研究材料, 运用PCR检测的方法调查了Wolbachia, Cardinium以及WO噬菌体在各飞虱种群中的感染率和组织分布特点。结果表明： 白背飞虱广泛双重感染Wolbachia和Cardinium, 并且都表现出很高的感染率。白背飞虱各种群Cardinium的感染率几乎均为100%; Wolbachia的感染率也较高, 但雌雄虫感染率差异较大, 雌虫的感染率几乎均为100％, 而雄虫的感染率从22.2%~95.0%不等。另外, 通过不同DNA聚合酶、 不同提取方法的对比, 揭示了DNA粗提样品在基于PCR技术的胞内共生菌检测中的不足之处。对白背飞虱头部、 胸部、 腹部、 足和翅5个不同部位组织的检测结果表明, 不仅在含有生殖组织的腹部有这两类共生菌的感染, 在其他非生殖组织中同样也感染了这两类共生菌; 虽然Wolbachia和Cardinium在寄主的各个组织中均有分布, 但是两者在白背飞虱成虫（尤其是雄虫）阶段的动态变化有明显的差异。进一步对Wolbachia宿主特异性WO噬菌体的检测结果表明, 自然种群雄虫中Wolbachia的感染率与不感染个体中WO噬菌体的比率呈明显的负相关。因此推测, 雄虫中Wolbachia感染率相对较低的原因可能是由于Wolbachia基因组中溶原性的WO噬菌体受到某种因素的诱导已转化为裂解性噬菌体。研究结果为进一步揭示Wolbachia和Cardinium双重感染条件下对寄主的生殖调控作用及其机制、 垂直传播规律、 两者之间的相互关系以及进一步的应用研究等方面提供了重要的理论基础。     

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。