黑翅土白蚁共生微生物多样性及放线菌抑菌功能研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jorlin2008
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黑翅土白蚁(Odontotermes formosanus)是典型的培菌白蚁,能在蚁巢内建设菌圃用以培植蚁巢伞菌(Termitomyces)并以其作为食物。炭角菌(Xylaria)是蚁巢伞菌生长的重要竞争者,一旦白蚁种群开始走向衰落,失去对炭角菌的控制,炭角菌便大量生长,侵染整个菌圃致蚁巢覆灭。为明确共生微生物在白蚁培菌过程中对炭角菌的抑制作用,本研究通过比较测定黑翅土白蚁幼蚁、年轻工蚁、年老工蚁、兵蚁和蚁后体内以及菌圃中微生物的种类与丰度,明确其中主要细菌和放线菌菌群结构的差异,从年老工蚁体内分离出能抑制炭角菌的生长同时又不影响蚁巢伞菌生长的共生放线菌,以期进一步揭示共生放线菌对蚁巢伞菌和炭角菌有非对称性抑菌功能以及共生菌与白蚁互惠关系机制提供科学依据。主要研究结果如下:1.黑翅土白蚁蚁巢内微生物多样性通过对白蚁体内和菌圃中微生物16S r RNA基因进行扩增子测序发现,白蚁体内和菌圃中共存在16个门的细菌,分别是拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、螺旋菌门(Spirochaetae)和放线菌门(Actinobacteria)等,其中拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)的物种丰富度较高,但在不同品级虫体和菌圃中的比例不同。拟杆菌门为黑翅土白蚁年轻工蚁和年老工蚁虫体的优势菌群,厚壁菌门为黑翅土白蚁幼蚁和兵蚁虫体的优势菌群,厚壁菌门和变形菌门为黑翅土白蚁蚁后虫体的优势菌群,拟杆菌门和变形菌门是菌圃上的优势菌群。2.黑翅土白蚁蚁巢内放线菌多样性放线菌门在所有样品中的物种相对丰度平均为3.70%,经聚类、注释共检测到5个纲,17个目,40个科,84个属。黑翅土白蚁兵蚁、年轻工蚁、年老工蚁和幼蚁体内红蝽菌纲(Coriobacteriia)的含量最高,而蚁后体内和菌圃中放线菌纲(Actinobacteria)的含量最高。根据放线菌Shannon指数可知,黑翅土白蚁菌圃中放线菌种类最为均匀和丰富,年老工蚁次之。3.黑翅土白蚁蚁巢内微生物的分离鉴定采用选择培养基成功将黑翅土白蚁蚁巢菌圃上的小白球和炭角菌分离纯化,序列同源性分析结果显示,小白球为蚁巢伞菌Termitomyces sp.,炭角菌菌株为Xylaria angulosa。采用10种不同的培养基并多次分菌,根据放线菌的形态总共挑选出101株菌株,分别隶属于链霉菌目(Streptomycetales)链霉菌科(Streptomycetaceae)的链霉菌属(Streptomyces)和北里孢菌属(Kitasatospora),假诺卡氏菌目(Pseudonocardiales)假诺卡氏菌科(Pseudonocardiaceae)的拟无枝菌酸菌属(Amycolatopsis)和假诺卡氏属(Pseudonocardia),棒杆菌目(Corynebacteriales)诺卡氏菌科(Nocardiaceae)的诺卡氏菌属(Nocardia)和丙酸杆菌目(Propinibacteriales)类诺卡氏菌科(Nocardioidaceae)的类诺卡氏菌属(Nocardioides)等。4.可培养放线菌的抑菌活性通过测定分离出的放线菌菌体及其发酵液对炭角菌、蚁巢伞菌的作用效果,筛选出27株菌体对炭角菌有强烈抑制作用的放线菌和19株菌体对炭角菌抑制作用较弱的菌株,其中25株放线菌菌体对蚁巢伞菌抑制作用较弱。另外,菌株发酵液对炭角菌抑制作用较强而对蚁巢伞菌抑制作用较弱的菌株有链霉菌属(Streptomyces)的8号菌株和46号菌株,还有拟无酸杆菌属(Amycolatopsis)的2号、3号、45号菌株。
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