昆虫病原线虫与其共生细菌共生关系的研究进展

昆虫病原斯氏和异小杆线虫与共生细菌的共生关系是这类线虫作为害虫生物防治因子的基础。从线虫共生细菌的信息、营养、抗菌和病原作用,以及线虫对共生细菌的保护和媒介作用综述昆虫病原线虫与其共生细菌的共生关系;描述这一共生关系的影响因子;同时,讨论了未来的研究方向和应用前景。     

浙江B型与非B型（China-ZHJ-1）烟粉虱种群共生细菌的检测及系统发育分析

烟粉虱体内存在共生细菌,包括初生共生细菌（primary endosymbiont）和次生共生细菌（secondary endosymbiont）。本项研究应用PCR技术检测了烟粉虱浙江B型和非B型China-ZHJ-1种群中共生细菌的分布。结果表明,烟粉虱B型和非B型体内均存在初生共生细菌,而两者次生共生细菌的组成存在差异。一种肠杆菌科次生共生细菌仅在B型烟粉虱中发现,而另两种次生共生细菌Wolbachia和杀雄菌Arsenophonus仅在非B型中发现。初生共生细菌的系统发育分析表明,B型是入侵生物型,而浙江非B型是本地生物型。     

肉足鞭毛类原生动物中宿主－共生体系统的研究

目前已在20多种变形虫和70多种鞭毛虫中发现细菌内共生体。大部分细菌内共生体位于宿主细胞质共生泡中,仅少数鞭毛虫的内共生体位于核质中。变形虫-细菌共生系统形成后,共生体影响宿主细胞基因,对其基因缺陷产生互补作用。灰胞藻类鞭毛虫-蓝绿藻共生体系统的研究表明,叶绿体起源于一种原始的共生蓝细菌。锥体亚目鞭毛虫细胞质内普遍含有双心体,该共生体可能是由来自波豆亚目的锥体类鞭毛虫遗传的。作者推测,继续研究鞭毛虫和原核生物共生关系起源的基本阶段,可阐明原生动物的共生系统起源的基本原则,并为真核细胞起源的理论提供进一步的证据;深入研究变形虫-细菌共生系统,可在遗传精细结构和代谢调节的进化方面为真核细胞内共生起源的理论提供分子水平上的证据。     

肉足鞭毛类原生动物中宿主—共生体系统的研究

目前已在20多种变形虫和70多种鞭毛虫中发现细菌内共生体。大部分细菌内共生体位于宿主细胞质共生泡中,仅少数鞭毛虫的内共生体位于核质中。变形虫-细菌共生系统形成后,共生体影响宿主细胞基因,对其基因缺陷产生互补作用。灰胞藻类鞭毛虫-蓝绿藻共生体系统的研究表明,叶绿体起源于一种原始的共生蓝细菌。锥体亚目鞭毛虫细胞质内普遍含有双心体,该共生体可能是由来自波豆亚目的锥体类鞭毛虫遗传的。作者推测,继续研究鞭毛虫和原校生物共生关系起源的基本阶段,可阐明原生动物的共生系统起源的基本原则,并为真核细胞起源的理论提供进一步的证据;深入研究变形虫-细菌共生系统,可在遗传精细结构和代谢调节的进化方面为真核细胞内共生起源的理论提供分子水平上的证据。     

昆虫病原线虫共生细菌致病机理的研究进展

昆虫病原线虫共生细菌是寄生于昆虫病原线虫肠道内的一种细菌,革兰氏染色呈阴性,属肠杆菌科(Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ)细菌[1]。它包含两个属———嗜线虫致病杆菌属(Ｘｅｎｏｒｈａｂｄｕｓ)和发光杆菌属(Ｐｈｏｔｏｒｈａｂｄｕｓ),它们分别与斯氏线虫(Ｓｔｅｉｎｅｒｎｅｍａ)和异小杆线虫(Ｈｅｔｅｒｏｒｈａｂｄｉｔｉｓ)共生。这两种线虫由于杀虫能力强,是最有应用潜力的昆虫病原线虫。它们之间的共生关系可以概括为:共生菌存在于线虫的肠道内,线虫携带共生菌进入寄主昆虫体内,并将共生菌释放到昆虫的血腔中;共生菌在昆…     

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。     

蚜虫与其胞内共生细菌的相互作用

蚜虫—巴克纳氏菌之间是一种典型的互利共生关系,两者相互依存,缺少一方,另一方便不能生存。研究表明,共生细菌能为寄主蚜虫提供必需氨基酸和维生索,并对寄主具有一些非营养功能,如促进蚜虫传播循环性病毒等。寄主蚜虫则是为共生菌提供一个合适的生存场所,并对共生菌的生长和繁殖进行调控。现代分子生物学技术从基因水平证明了蚜虫与共生菌的相互依赖性。     

从细胞内共生到多尺度共生：回顾与展望

基于共生概念的历史变化,目前人们普遍接受了广义共生概念。即共生是包含互利共生（mutualism）、偏利共生（commensalism）和拮抗/寄生（antagonism/parasitism）的共生连续体。本文简述了近20年间,全球9次国际共生学术大会取得的重要成果,对细胞内共生、时间、空间以及多种互作尺度共生关系的研究利用进展进行了评述。同时展望了一些活跃共生领域的研究概况,如共生失调 （dysbiosis）、植物-微生物-昆虫三角共生关系（plant-microbe-insect triangle）、细菌-真菌互作（bacterial- fungal interaction,BFI）、菌根菌-真菌内生细菌-植物多方共生联盟（multipartite symbiosis consortium）以及与共生相关微生物组的集合群落（metacommunity）研究及应用等。共生（symbiosis）正成为当代生物学的核心原则,正以一种与更宏大系统方法相一致的概念,从根本上改变了传统上的一些生物学概念,如孤立性的个体（individuality）概念。基因组测序和高通量RNA技术分析揭示,动、植物与共生微生物的重要互作,打破了迄今为止生物个体的特征边界,挑战了这些学科的定义;共生不仅是一对一的互利共生关系,共生实际是多种共生模式的连续共生体。此外,植物-昆虫-微生物互作的三角关系;菌根-真菌-真菌内生细菌-植物的多方联盟等新关系的发现,更把生命科学推向了快速发展的方向。这些科学进展不仅对生物科学的遗传学、免疫学、进化、发育、解剖学和生理学的研究至关重要,拓宽了新的视野,而且对农业中生物制剂研发,人类微生物组的管理及调控,以及对发酵食品及工业微生物生产的设计和管理将产生积极影响。     

流感病毒在无动物细胞的细菌共生培养基里的培养研究

流行性感冒病毒流行时,在一些病人的上呼吸道里,常可以见到流感病毒和一些细菌(如甲型链球菌、葡萄球菌、流感杆菌等)共存,以往的实验也证明它们的关系比较密切。此试验发现:流感病毒在仅有甲型链球菌生长的培养基中有自我复制的现象,共生培养的病毒经过一系列的病毒学实验方法,证明确实是流感病毒。流感病毒在共生培养基里与它在鸡胚里的生长曲线基本相同,共生培养基里,只要细菌生长,流感病毒就能生长,在不同的温度(15℃、22℃、37℃)条件下,流感病毒和细菌的生长趋势出现密切的平行关系。甲型链球菌以外的其它细菌,如乙型链球菌、肠球菌、葡萄球菌、酵母菌、革兰氏阳性杆菌等菌株也能与流感病毒共生,只有个别的菌株不共生。共生培养的流感病毒能在较低的温度(22℃)环境下保持它的活性达2个月之久;在8℃的环境里,流感病毒也能共生繁殖,经过长期低温共生培养,其致病性减弱;流感病毒和其它两种病毒能在同一共生培养基里共生繁殖。实验研究中还简要讨论了共生的机理和实际应用等问题。     

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。     

白蚁与动物及微生物的共生类型及其机制

综述了白蚁螱客的主要种类、共生关系及相关机制的研究进展。白蚁螱客中,已报道的动物种类达170种。在与动物的共生关系中存在偏利共生（宾主共栖和异种共栖）、互利共生和无关共生三种;在与微生物的共生关系中,存在与内生菌（原生动物、细菌、真菌和放线菌）和外生菌（蚁巢伞菌等）间的互利关系。指出了白蚁与螱客研究中存在的问题,给出了解决方案,并提出了今后可能的研究热点或方向,为白蚁的综合利用（如纤维素酶）及今后研究物种间的协同进化提供了基础资料。     

蚜虫与体内布赫纳氏菌及其次生共生菌的相互关系

对蚜虫与其内共生细菌共生关系的研究进展进行综述。布赫纳氏菌Buchnera普遍存在于蚜虫体内特殊的菌胞中,与蚜虫形成专性共生关系,为宿主蚜虫提供多种必需氨基酸和B族维生素。蚜虫体内的菌胞数量是一个动态变量,受蚜虫体内、外环境因子的影响。在某些蚜虫体内菌胞中还发现有若干种类次生共生细菌,其功能尚不完全清楚,可能与蚜虫的生态学特征有关。对蚜虫与其体内共生菌相互关系的研究提出一些新的问题。     

外生菌根真菌与内生细菌共生互作的研究进展

外生菌根真菌能与很多高等植物共生,广泛存在于自然界,在促进植物生长和养分吸收、增强宿主抗逆性及维持森林生态系统稳定等方面发挥着重要作用。除与寄主植物密切联系外,外生菌根真菌,在其生命周期中与细菌群落进行物理和代谢相互作用常形成共生关系。这些细菌对外生菌根真菌菌丝生长、生物量增加及子实体的形成具有积极影响。本文阐述了外生菌根真菌与内生细菌共生现象的发现、共生关系的建立、内生细菌促进外生菌根真菌生长和发育及宿主与微生物组的研究方法等,以期更好地巩固外生菌根真菌的生物学及生态学等基础性知识,并利用细菌与真菌的相互作用为可食用外生菌根真菌的生物防治、菌肥研究、人工驯化及栽培提供思路。     

昆虫病原线虫的共生细菌

昆虫病原线虫与其共生细菌二者互惠共生 :共生细菌需要昆虫病原线虫作为载体以寄生寄主昆虫并做为自己的营养来源 ,而昆虫病原线则需要依靠共生细菌来杀死昆虫。综述了共生细菌的病原作用、抗菌作用与杀虫作用 ,评述了共生细菌的基因工程进展 ,讨论了昆虫共生细菌在昆虫病原线虫致病性的作用。     

芽孢杆菌的引入对褐飞虱微生物群和生长发育的影响

【目的】明确褐飞虱Nilaparvata lugens体内可培养共生细菌的种类，探索其中芽孢杆菌类共生菌对褐飞虱微生物群和生长发育的影响。【方法】通过离体培养的方法，从褐飞虱两种不同致害性种群(TN1敏感种群和IR56高致害种群)中分离可培养共生细菌。通过16S rDNA测序对获得的可培养共生菌进行鉴定，在此基础上利用原位杂交研究了共生细菌在褐飞虱体内的分布。利用人工饲料添加抗生素和回补共生细菌的方式，研究了减菌和回补芽孢杆菌的处理对褐飞虱生长发育以及共生菌丰度的影响。比较了通过饲喂和显微注射对芽孢杆菌引入的影响，考察了芽孢杆菌的定殖与褐飞虱TN1种群致害性之间的相关性。【结果】利用离体培养法从褐飞虱中获得了15株不同的共生细菌，其中包括2株源于IR56高致害种群的芽孢杆菌类共生细菌BPH-S36和BPH-S33。原位杂交结果表明共生细菌在褐飞虱成虫唾液腺、肠道、脂肪体和雌虫内生殖器中均有分布，而在雄虫内生殖器中鲜有分布。体内共生细菌对褐飞虱的生长发育至关重要，共生细菌的减少导致褐飞虱存活率在第3和6天时显著下降，而回补共生芽孢杆菌BPH-S36或BPH-S33可使其存活率在第6天时显...     

植物固氮细胞器的合成生物学研究

随着合成生物学的兴起,历史悠久的生物固氮研究领域迎来了新的发展机遇。合成生物学的原理和技术引入固氮生物学以后,诞生了固氮合成生物学的新兴交叉学科。共生固氮是生物固氮三种形式中效率最高的一种。在共生固氮体系中,固氮细菌以细胞器的面目出现在宿主植物细胞质中,利用微氧和物质能量充足的有利条件,进行较为稳定长久的固氮反应。但是,共生固氮作用的局限性在于宿主专一性,即共生固氮细菌难以在绝大多数经济作物上完成侵染和固氮作用。因此,固氮合成生物学面临的一个重要挑战是如何突破固氮细菌的宿主专一性,实现主要经济作物共生或者自主固氮。为了解决这一难题,国内外的研究者通过艰难地探索取得了良好的研究进展。本文将就固氮合成生物学的一些主要进展和面临的问题作一简要综述。     

昆虫共生菌研究进展

昆虫与微生物的共生是一种普遍存在的现象,与昆虫共生的微生物从形态学或生活史上可大致分为三大类:细菌、酵母和立克次氏体.     

细菌生物被膜对细菌-昆虫共生关系和昆虫致病性的影响

细菌杀虫剂是重要的一种微生物杀虫剂,在生物防治中有着广泛的应用,但在长期的使用过程中,其抗紫外能力低导致田间持效期短,且部分害虫对已经开发利用的细菌杀虫剂产生了抗性。在昆虫中肠形成的细菌生物被膜(bacterial biofilm,简称BBF)可能抗宿主蛋白酶,有望缓解害虫对细菌杀虫剂产生抗性的问题。分析并综述了BBF的形成机制以及细菌对昆虫致病的作用机制,以及昆虫中肠形成BBF对细菌-昆虫共生关系和对昆虫致病性的影响。     

根瘤内生细菌

在研究根瘤菌与豆科植物共生关系的过程中,人们发现根瘤中同时定居着许多与根瘤菌不同的内生菌,这些非共生细菌生活在根瘤中,但不引起植物产生明显的病害,为根瘤内生细菌.根瘤内生细菌不仅将植物作为其栖息场所,而且对宿主植物有促生、防病、内生联合固氮等广泛的生物学作用.     

五种细菌侵染后韭菜迟眼蕈蚊体内防御反应的研究

为了解韭蛆体内5种细菌对韭菜迟眼蕈蚊Bradysia odoriphaga的影响,本研究将解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens、居泉沙雷氏菌Serratia fonticola、恶臭假单胞杆菌Pseudomonas putida、枯草芽胞杆菌Bacillus subtilis和节杆菌Arthrobacter nitroguajacolicus 5种细菌通过浸泡和针刺两种方式对韭蛆进行侵染,观察韭蛆存活率、蛋白含量以及3种抗氧化酶活性的变化规律。结果显示,与浸泡接种细菌相比,针刺接种细菌后,韭蛆整体的存活率和SOD酶活性下降,而蛋白含量、POD活性和CAT活性上升。其中,居泉沙雷氏菌在针刺侵染后对韭蛆表现出致病性。因此,机械损伤对于细菌的侵染具有重要的作用,韭蛆则可通过改变抗氧化酶的活性来防御细菌的侵染。本研究为探索韭蛆与体内共生微生物之间的关系提供重要的基础,为韭蛆的共生防治提供指导。