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橘小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)在我国分布范围广,是危害蔬菜、水果产业的一种重要农业害虫。雌成虫刺破果实表皮产卵后,幼虫在果实内部取食为害,这样的为害方式使控制雌成虫的生殖力成为了防治橘小实蝇的关键。本研究首先探究了氮源对雌虫生殖力的影响,并确定了橘小实蝇雌虫的生殖发育关键期。随后通过抗生素处理以及喂食回补产酸克雷伯氏菌BD177来研究肠道共生微生物通过Insulin/TOR信号通路对橘小实蝇生殖力的作用机制。 1、氮源对雌虫生殖力的影响 分别于不同的发育阶段在食物中添加氮源酵母粉,实验结果反映出,氮源的摄入是橘小实蝇生殖发育的重要前提,只取食蔗糖的雌虫完全丧失产卵能力。橘小实蝇雌虫羽化10天内,氮源缺失对生殖力的限制可通过后期补充氮源来消除。另外,酵母粉在食物中所占的比例也对生殖发育产生一定的影响,橘小实蝇雌虫的产卵量依赖于食物中酵母粉所占的比例。 取食酵母粉后,氨基酸总量随着饲料中酵母粉比例的升高而显著增多,与之相应的,Insulin/TOR信号通路的关键信号分子BdInR、BdAkt、BdS6K以及卵黄蛋白BdYP的基因表达量在取食酵母粉后也均有显著提高。不同氮源水平的饲料还导致了肠道菌群密度上的差异性变化。 2、肠道共生菌影响橘小实蝇雌虫生殖力 为了进一步验证肠道共生菌对生殖发育的重要作用并探究其分子机理,我们研究了食物营养、肠道共生菌与生殖发育三者之间的相互关系。在无抗生素处理的情况下补充喂食菌株BD177,氮源充足型雌虫产卵能力无变化,而氮源限制型雌虫产卵能力显著提升。不同浓度抗生素处理后,肠道菌群丰度的降低会导致橘小实蝇雌虫取食量下降、血淋巴中总氨基酸含量下减少, BdInR、BdAkt、BdS6K以及BdYP的基因表达量也都出现下调的现象。在抗生素清除肠道共生菌后,回补喂食菌株BD177,氮源充足型和限制型雌虫产卵能力均提升。 无论在低氮源还是抗生素处理条件下,BD177恢复繁殖能力的同时,取食量,血淋巴中总氨基酸含量,BdInR、BdAkt、BdS6K和BdYP的表达量也显著上升。结果说明肠道菌群的丰度能够影响橘小实蝇雌虫的生殖能力,BD177在其生殖发育中是不可或缺的关键菌株。此外,低营养条件下BD177的恢复效果比氮源充足时更加明显,说明食物中氮源水平影响了肠道共生微生物与寄主昆虫之间的相互作用强度。 综合本实验结果,肠道共生菌可以通过改变取食行为,进而改变昆虫体内营养水平与氨基酸信号,在Insulin/TOR信号通路的调控下最终影响橘小实蝇雌虫的生殖力,而食物的营养结构会影响肠道共生菌与寄主的共生作用强度。