广粪蚊内共生菌多样性研究

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广粪蚊Cobolidia fuscipes(Meigen)是危害食用菌的常见害虫,对我国的农业生产造成了严重的经济损失。共生菌在昆虫的生长发育过程中发挥着重要的作用,不仅为宿主提供了必需的营养物质,还可协助宿主消化食物,抵抗外界物质侵扰,及调控宿主的生殖代谢等,可作为重要的微生物资源用于害虫的生物防治。本研究采用Illumina Miseq高通量测序技术和传统分离培养技术分析广粪蚊内共生菌的组成及其多样性,取得的主要研究结果如下:利用Illumina Miseq高通量测序技术,探究了广粪蚊7个发育阶段的体内共生菌种类及多样性,共注释得到25门、52纲、103目、180科和363属。其中优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,34.01%~77.67%)和放线菌门(Actinobacteria,6.09%~32.92%),优势菌纲为α‐变形菌纲(Alphaproteobacteria,24.24%~48.30%)、放线菌纲(Actinobacteria,6.09%~32.92%)和γ‐变形菌纲(Gammaproteobacteria,1.25%~33.13%),优势菌目为根瘤菌目(11.21%~44.85%),优势菌科为黄色杆菌科(Xanthobacteraceae,8.81%~40.45%)、微杆菌科(Microbacteriaceae,2.72%~17.40%)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae,3.31%~9.35%),优势菌属为黄色杆菌科未知属(unclassified Xanthobacteraceae,8.82%~40.42%)、无色杆菌属(Leucobacter,2.58%~17.09%)、假单胞菌属(Pseudomonas,0.50%~23.50%)。多样性分析表明,不同发育阶段的广粪蚊内共生菌丰度和多样性存在差异,1龄幼虫多样性水平最高,2龄幼虫次之,4龄幼虫最低。采用传统培养法从广粪蚊内共得到71株可培养细菌,隶属于4门19属25种。4门分别是变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门,19属依次为短波单胞菌属、副球菌属、变色杆菌属、产碱杆菌属、俊片菌属、寡养单胞菌属、肠杆菌属、西地西菌属、柠檬酸杆菌属、贪铜金属、无色杆菌属、戈登氏菌属、纤维菌属、稳杆菌属、鞘脂杆菌属、金黄杆菌属、芽孢杆菌属、赖氨酸芽胞杆菌属和厚壁菌属。分析结果显示,芽孢杆菌属为分离得到的优势菌属,其它依次为产碱杆菌属、无色杆菌属和短波单胞菌属。基于文献和COG数据库,对广粪蚊7个发育阶段体内部分优势菌群进行了功能分析与预测。在放线菌门中筛选到了具有杀虫活性的抗生素,拟杆菌门参与了多糖类有机物质的降解,厚壁菌门参与了能量的吸收。根瘤菌目具有固氮的能力。黄单胞菌科具有抗药性。肠杆菌科类细菌可增强宿主的消化吸收。假单胞菌属具有增强宿主免疫力,降解有害物质等作用。普罗威登斯菌属可用于分解木聚糖。另外,COG功能推测广粪蚊内共生菌的基因功能涉及氨基酸运输和代谢。广粪蚊内分离得到的可培养共生菌,多数并非高通量测序中的优势菌属,其中可能与有毒物质降解相关的菌属为短波单胞菌属、寡养单胞菌属、稳杆菌属、肠杆菌属、戈登氏菌属和柠檬酸杆菌属。可能与协助食物分解相关的菌属为副球菌属、纤维菌属、肠杆菌属、鞘脂杆菌属、金黄杆菌属、芽孢杆菌属。本文探究了广粪蚊体内共生菌的组成,证实了不同发育阶段的共生菌多样性存在差异,并对此产生差异的原因进行分析,推测与发育阶段和取食相关,另外还对广粪蚊体内共生菌进行可培养,在丰富了广粪蚊体内共生菌的基础资料的同时,也为探究广粪蚊体内共生菌资源以开发新型生物防治药剂提供了相关的理论依据。
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