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期刊信息
  • 月刊(每月20日出版)
    1950年创刊
    主管:中国科学院
    主办:中国科学院动物研究所
       中国昆虫学会
    国内邮发代号:2-153
    国外发行代号:Q61
    ISSN 0454-6296
    CN 11-1832/Q

照片示危害辣椒Capsicum annuum叶片的烟粉虱Bemisia tabaci (半翅目: 粉虱科)成虫。本期报道了烟粉虱卵黄原蛋白通过影响自噬反应调控共生细菌Rickettsia的丰度(pp. 1302-1310)。照片由张润志研究员(中国科学院动物研究所)于2015年3月20日摄于北京市朝阳区室内辣椒植株上。

本期目录
2023年 第66卷 第10期 刊出日期:2023-10-20
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  • 导言
    昆虫共生微生物:研究进展与展望
    栾军波, 王四宝
    2023, 66(10):  1271-1281.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.001
    摘要 ( 389 )   PDF (1528KB) ( 563 )   PDF(mobile) (1528KB) ( 87 )     
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     昆虫共生微生物是指与昆虫宿主建立持久互作关系的微生物,这些微生物分布于昆虫的体表、肠道、血腔或者细胞内,参与调节宿主昆虫的多种生理功能。昆虫-共生微生物互作研究涉及多个学科领域的交叉。深入研究昆虫共生微生物的功能及其与宿主的互作关系不仅有助于阐明重要的生命科学机理,还将为害虫治理和虫传病害的防控以及益虫的有效利用提供新的思路和方法。近年来,我国学者在昆虫微生物组研究领域取得显著进展,在多个研究方向取得重要成果。本文概述了国内外昆虫共生微生物研究的最新进展,介绍了本专辑论文的主要研究内容,并提出了值得关注的3个研究方向:(1)昆虫细胞内共生微生物的功能;(2)昆虫调控共生微生物丰度和传播的机制;(3)昆虫共生微生物的遗传改造和应用。
    研究论文
    黑翅土白蚁肠道放线菌菌株BYC-18及其抗菌代谢产物的分离鉴定
    尹彩萍, 白雪妍, Naeem ABBAS, 孙璐璐, 殷欣冉, 张应烙
    2023, 66(10):  1282-1288.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.002
    摘要 ( 157 )   PDF (4048KB) ( 142 )   PDF(mobile) (4048KB) ( 28 )     
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    【目的】测定黑翅土白蚁肠道放线菌发酵产物的抗菌活性,并对其抗菌活性成分进行分析, 以发现新颖的抗菌先导化合物。【方法】采用涂布平板法对黑翅土白蚁肠道放线菌进行分离;通过牛津杯法测试菌株发酵液提取物对4种致病菌(金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus、大肠杆菌Escherichia coli、枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis和白色念珠菌Candida albicans)的抗菌活性,筛选出活性菌株BYC-18;通过形态学特征和16S rRNA序列分析确定BYC-18的分类学地位;采用滤纸片法测定BYC-18发酵液在不同极性溶剂萃取物的抗菌活性;运用多种色谱方法从乙酸乙酯粗提物中分离纯化抗菌活性化合物,利用质谱和核磁共振谱鉴定其化学结构;采用滤纸片法和最低抑制浓度法测定分离的化合物的抗菌活性。【结果】BYC-18被鉴定为链霉菌属Streptomyces sp.菌株,该菌发酵液对4种致病菌均有抗菌活性且其乙酸乙酯萃取物对金黄色葡萄球菌的抑制作用明显,抑菌圈直径达11.1 mm。从乙酸乙酯萃取物中分离得到1个单体化合物BYC-18-1,经鉴定为β-玉红霉素(β-rubromycin);抗菌活性测试表明,在供试浓度为30 μg/6 mm滤纸片时,β-玉红霉素对金黄色葡萄球菌具有较强的抑制作用,抑菌圈直径为13.2 mm,与阳性对照硫酸庆大霉素的抑菌活性(抑菌圈直径: 16.6 mm)接近。【结论】链霉菌菌株BYC-18具有开发为新型微生物源杀菌剂的潜力。

    芽孢杆菌的引入对褐飞虱微生物群和生长发育的影响 Hot!
    王渭霞, 朱廷恒, 赖凤香, 魏琪, 万品俊, 何佳春, 傅强
    2023, 66(10):  1289-1301.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.003
    摘要 ( 141 )   PDF (33033KB) ( 207 )   PDF(mobile) (33033KB) ( 41 )     
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    【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天时显著上升。褐飞虱通过取食添加共生芽孢杆菌的人工饲料可使芽孢杆菌的相对丰度增加23.2~24.5倍,而通过若虫显微注射并不能够提高芽孢杆菌的相对丰度。随着共生芽孢杆菌的增加,类酵母共生菌(yeast-like symbiont, YLS)的相对丰度也显著增加5~12倍。芽孢杆菌BPH-S36的引入使褐飞虱敏感种群TN1在抗性水稻IR56上的存活率由52.1%±1.5%显著提高至64.2%±3.0%。【结论】共生细菌在褐飞虱唾液腺、肠道和卵巢中广泛分布。抗生素处理能够有效降低其体内共生细菌的丰度,从而导致存活率下降。人工饲喂法可以使外源共生细菌在褐飞虱体内成功定殖。源于致害性强的褐飞虱种群中的芽孢杆菌BPH-S36可提高该种群对抗性水稻品种IR56的致害性。
    烟粉虱卵黄原蛋白通过影响自噬反应调控共生细菌Rickettsia的丰度 Hot!
    孙想, 刘炳奇, 陈展博, 李欢, 李楚翘, 洪继生, 栾军波
    2023, 66(10):  1302-1310.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.004
    摘要 ( 146 )   PDF (6393KB) ( 124 )   PDF(mobile) (6393KB) ( 11 )     
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    【目的】探明烟粉虱Bemisia tabaci卵黄原蛋白(vitellogenin, BtVg)调控共生细菌Rickettsia丰度的分子机制。【方法】通过显微注射烟粉虱MEAM1隐种雌成虫dsRNA对BtVg进行RNAi,采用qRT-PCR检测烟粉虱MEAM1隐种雌成虫BtVg和自噬基因BtAtg8的表达量,统计雌成虫死亡率,采用qPCR检测雌成虫中Rickettsia的丰度,采用免疫荧光标记显微镜技术检测BtVgBtAtg8在雌成虫卵巢管中的定位和表达以及Rickettsia在卵巢管和中肠中的丰度。饲喂烟粉虱MEAM1隐种雌成虫含雷帕霉素(10 μmol/L)的人工饲料诱导自噬后,采用免疫荧光标记显微镜技术检测BtAtg8在卵巢管中的表达和定位,采用qPCR检测卵巢中Rickettsia丰度。【结果】与显微注射dsGFP的对照相比,显微注射dsBtVg后3 d时烟粉虱MEAM1隐种雌成虫BtVg的表达量显著降低,BtAtg8的表达量显著升高,死亡率显著升高,Rickettsia丰度显著降低,卵巢管中BtVg表达量明显降低,BtAtg8表达量明显升高,Rickettsia在卵巢管和中肠中的丰度明显减少。与饲喂含DMSO的人工饲料的对照相比,饲喂含雷帕霉素(10 μmol/L)的人工饲料后5 d时烟粉虱MEAM1隐种雌成虫卵巢管中BtAtg8表达量显著升高;饲喂含雷帕霉素(10 μmol/L)的人工饲料后3和5 d时,烟粉虱MEAM1隐种雌成虫卵巢中Rickettsia的丰度显著降低。【结论】结果提示,BtVg能够保护Rickettsia免受自噬的降解,明确了BtVg能够调控Rickettsia在烟粉虱体内的丰度。
    共生菌Serratia symbiotica对豌豆蚜发育和繁殖的影响 Hot!
    李月明, 张永栋, 宫厚艳, 吕志强
    2023, 66(10):  1311-1318.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.005
    摘要 ( 125 )   PDF (4868KB) ( 116 )   PDF(mobile) (4868KB) ( 18 )     
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    【目的】明确抗生素处理对豌豆蚜Acyrthosiphon pisum专性共生菌的影响,探究共生菌Serratia symbiotica对豌豆蚜生长发育和繁殖的影响。【方法】诊断PCR检测试验所用绿色豌豆蚜成蚜中的兼性共生菌类型;通过注射和饲喂抗生素去除兼性共生菌,建立不含兼性共生菌的豌豆蚜品系;定量PCR检测含有和不含S. symbiotica豌豆蚜成蚜中专性共生菌Buchnera aphidicola的特异性基因片段的拷贝数;记录含有和不含S. symbiotica的豌豆蚜体重、蜕皮率、死亡率和繁殖力。【结果】试验所用豌豆蚜成蚜中仅含有1种兼性共生菌S. symbiotica。使用注射抗生素的方法能够去除豌豆蚜成蚜中的兼性共生菌S. symbiotica,并且对豌豆蚜中专性共生菌B. aphidicola的含量没有影响。与含有兼性共生菌S. symbiotica的豌豆蚜成蚜相比,不含兼性共生菌的豌豆蚜体重增长缓慢,在出生后9 d时体重不到含有S. symbiotica的豌豆蚜成蚜体重的1/3;不含兼性共生菌S. symbiotica的豌豆蚜1龄若蚜历期延长、死亡率升高,且平均每头成蚜所产后代数降低。【结论】实验室绿色豌豆蚜品系携带共生菌S. symbiotica。去除豌豆蚜体内的S. symbiotica不会影响专性共生菌B. aphidicola的含量,但会对豌豆蚜的生长发育和繁殖造成负面影响。
    携带松材线虫对松墨天牛成虫肠道和气管细菌的影响
    顾宇彤, 朱浩诚, 常悦, 周娇, 樊建庭, 赵莉蔺
    2023, 66(10):  1319-1328.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.006
    摘要 ( 217 )   PDF (1762KB) ( 192 )   PDF(mobile) (1762KB) ( 10 )     
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    【目的】探究被松墨天牛Monochamus alternatus携带的松材线虫Bursaphelenchus xylophilus对松墨天牛肠道和气管细菌的影响。【方法】野外采集携带松材线虫的松墨天牛成虫后,取出完整肠道和气管进行细菌总DNA抽提后进行16S rDNA基因测序并拼接,并利用生物信息学方法分析松墨天牛成虫肠道和气管细菌组成、结构、丰度和多样性。【结果】携带松材线虫的松墨天牛成虫肠道和气管细菌菌群共检测到15门26纲66目110科201属296种,可操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)数目为444。携带松材线虫的松墨天牛成虫比未携带松材线虫的松墨天牛成虫肠道优势细菌菌群变化不显著,均为变形菌门(Proteobacteria)肠杆菌目(Enterobacterales);携带松材线虫的松墨天牛成虫气管优势细菌菌群为变形菌门肠杆菌目,未携带松材线虫的松墨天牛成虫气管优势细菌菌群为厚壁菌门(Firmicutes)乳杆菌目(Lactobacillales)。携带松材线虫的松墨天牛成虫较未携带松材线虫的松墨天牛成虫气管细菌多样性和丰度升高,细菌群落结构显著不同;携带松材线虫的松墨天牛成虫肠道和气管中沙雷氏菌属Serratia和肠杆菌属Enterobacter富集。【结论】携带松材线虫后对松墨天牛成虫气管细菌菌群组成、结构、丰度和多样性都有显著影响,携带松材线虫的松墨天牛成虫气管中的沙雷氏菌属和肠杆菌属可能与松材线虫松墨天牛复合体有紧密的联系。在携带松材线虫后,松墨天牛成虫气管中沙雷氏菌属增加,可能与松墨天牛气管免疫受抑制有关。本研究为解析松墨天牛肠道和气管细菌多样性提供了理论基础,为防控松材线虫提供了新的方向。
    光臀八齿小蠹共生微生物群落组成及其功能基因注释
    刘彩霞, 李刚, 梁玲瑜, 韩富忠, 王正, 王慧敏, 吕全
    2023, 66(10):  1329-1342.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.007
    摘要 ( 117 )   PDF (8435KB) ( 110 )   PDF(mobile) (8435KB) ( 13 )     
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    【目的】揭示光臀八齿小蠹Ips nitidus共生微生物群落组成和功能特征。【方法】对来自中国西北部青海省麦秀自然保护区的光臀八齿小蠹进行肠道和其他组织共生真菌和细菌宏基因组学和相关性网络分析,比较光臀八齿小蠹肠道和其他组织共生真菌及细菌群落组成,分析微生物群落间的相互关系,并采用非冗余蛋白序列比对方法注释共生微生物功能基因。【结果】共发现光臀八齿小蠹肠道和其他组织共生微生物3 520种,真菌和细菌的物种数最高,分别占全部物种数的23.21%和69.01%,平均相对丰度分别为9.69%和13.79%。其他组织中共生真菌白粉菌目(Erysiphales)相对丰度和物种多样性较肠道中的高,而其他组织中酵母目(Saccharomycetales)相对丰度和物种多样性较肠道中的低;其他组织中长喙壳类真菌(ophiostomatoid fungi)多样性(6属16种)较在肠道中的(5属13种)高,在其他组织和肠道中的平均相对丰度分别为0.016%和0.013%。其他组织中肠杆菌目(Enterobacterales)相对丰度和物种多样性高于肠道中的。肠杆菌属Enterobacter、白粉菌属Erysiphe、丛枝菌根属Rhizophagus和沃尔巴克氏菌属Wolbachia均为肠道和其他组织的核心菌属。真菌和细菌的某些群落在肠道和其他组织间表现出相反的相互关系,表明光臀八齿小蠹共生菌间可能存在复杂的相互作用。分别鉴定到共生真菌和细菌功能基因7 010和6 483个,细菌中异源性物质生物降解和代谢相关功能基因数量远高于真菌的;mRNA监测通路、丙酸代谢和泛素介导的蛋白质水解等11条通路在肠道中较在其他组织中具有更多的差异基因;对于柠檬烯降解和甾醇合成相关功能基因的注释结果表明,细菌对柠檬烯较真菌具有明显的降解能力,而真菌在甾醇生物合成中较细菌发挥更重要的促进作用;74个长喙壳类真菌功能基因主要参与到氧化磷酸化、代谢通路和氨基酸代谢,且长喙壳类真菌在其他组织中多样性更高,主要分布于Ophiostoma等。【结论】光臀八齿小蠹肠道和其他组织中共生微生物的群落组成和多样性以及功能上存在一定的差异性,肠杆菌属、白粉菌属、丛枝菌根属和沃尔巴克氏菌属是光臀八齿小蠹共生微生物群落中最重要的核心菌群,可能在群落构建中发挥着重要的作用。
    小菜蛾肠道成团泛菌PxG45的分离鉴定及其抗真菌活性
    付东冉, 许小霞, 冯淑杰, 金丰良
    2023, 66(10):  1343-1353.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.008
    摘要 ( 88 )   PDF (11321KB) ( 118 )   PDF(mobile) (11321KB) ( 11 )     
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    【目的】昆虫肠道共生细菌是栖息在昆虫肠道中的微生物,是肠道微生物群落中最主要的成员。它们对昆虫的生长发育、营养吸收以及免疫系统均具有重要影响。本研究通过对小菜蛾Plutella xylostella肠道共生细菌进行分离培养和功能鉴定,以探究肠道共生细菌对小菜蛾适应性的影响及其对真菌的广谱抑制作用。【方法】利用体外平板培养分离纯化小菜蛾3龄幼虫肠道细菌PxG45菌株,结合形态学、16S rDNA基因测序和生理生化测定进行菌种鉴定。利用生物测定探究PxG45对小菜蛾3龄幼虫存活率及球孢白僵菌Beauveria bassiana侵染小菜蛾3龄幼虫对存活率的影响。通过平板对峙法检测PxG45对球孢白僵菌的抑制作用,进一步检测PxG45对植物病原真菌希金斯炭疽菌Colletotrichum higginsianum、刺盘孢炭疽菌C. camelliae、尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4、茄链格孢菌Alternaria solani、稻瘟病菌Magnaporthe oryzae和丁香假单胞菌杨梅致病变种Pseudomonas syringae pv. myricae的广谱抗性。【结果】小菜蛾3龄幼虫肠道菌PxG45为成团泛菌Pantoea agglomerans。与未饲喂PxG45的对照组相比,饲喂PxG45不仅显著提高了健康小菜蛾3龄幼虫的存活率,还提高了球孢白僵菌侵染后3龄幼虫的存活率。与PxG45拮抗培养的球孢白僵菌和6种植物病原真菌的菌落直径均显著小于单独培养球孢白僵菌和6种植物病原真菌时的直径,与PxG45拮抗培养后真菌的生长均被抑制。【结论】成团泛菌PxG45通过直接的抑菌作用影响小菜蛾对外界的适应性,且这种抑菌作用具备广谱性,可显著抑制植物病原真菌的生长。本研究表明PxG45具备生防菌潜力,并为利用害虫肠道共生菌提供新思路。
    黑水虻对金霉素菌渣的降解调控分析
    王会, 郑朝中, 陈玉梁, 王飞, 王雷雨, 章启慧, 黄俊魁, 赵浚丞
    2023, 66(10):  1354-1361.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.009
    摘要 ( 83 )   PDF (3263KB) ( 105 )   PDF(mobile) (3263KB) ( 7 )     
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    【目的】明确黑水虻Hermetia illucens对金霉素菌渣的降解调控作用。【方法】选用同一天收集的黑水虻虫卵培育至3日龄幼虫,转入麦麸与金霉素菌渣不同质量配比(麦麸∶金霉素菌渣=1∶0, 1∶1, 2∶1, 5∶1, 10∶1和20∶1)混合养殖料中饲养,测定不同日龄黑水虻幼虫体长与体重,依据幼虫和养殖残料中金霉素含量计算不同日龄金霉素降解率。【结果】金霉素菌渣在混合养殖料中的含量对黑水虻幼虫体长和体重等生物学特征具有显著影响,且对不同日龄黑水虻幼虫对金霉素降解率产生显著影响。麦麸与金霉素菌渣不同质量配比混合养殖料饲养的黑水虻幼虫体长与体重在11日龄前随着日龄增加逐渐增加,13日龄时体长与体重出现下降趋势。麦麸与金霉素菌渣5∶1, 10∶1和20∶1质量配比混合养殖料饲养时幼虫体长和体重大于对照(纯麦麸饲养组)。通过计算不同质量配比养殖料饲养的不同日龄黑水虻幼虫对金霉素降解率,发现金霉素初始含量是影响降解率的重要因素,麦麸与金霉素菌渣5∶1质量配比混合养殖料饲养的7, 9, 11和13日龄黑水虻幼虫对金霉素降解率分别为39.21%, 68.94%, 66.53%和68.26%,显著高于麦麸与金霉素菌渣10∶1和20∶1质量配比组。【结论】黑水虻能够减量化处理金霉素菌渣,养殖料中金霉素的初始含量对黑水虻幼虫生物学特征和对金霉素的降解率具有显著影响。
    食物中添加葡萄糖对斑翅果蝇发育与肠道细菌群落结构的影响
    高欢欢, 赵猛, 刘利, 龙诗颖, 张安盛, 周仙红, 庄乾营
    2023, 66(10):  1362-1373.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.010
    摘要 ( 67 )   PDF (5712KB) ( 87 )   PDF(mobile) (5712KB) ( 6 )     
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    【目的】明确食物中添加葡萄糖对斑翅果蝇Drosophila suzukii发育及肠道细菌结构的影响,并筛选与斑翅果蝇糖代谢相关的肠道细菌种类。【方法】将添加不同浓度葡萄糖(0, 5%和10%)的食物饲喂斑翅果蝇的常规饲养品系和去除肠道微生物后的无菌品系,观察其生长发育情况以及体内葡萄糖含量的变化,并利用PacBio测序平台对各处理斑翅果蝇常规饲养品系成虫的肠道细菌进行多样性分析。【结果】与对照组相比,5%葡萄糖处理组斑翅果蝇常规饲养品系幼虫存活率和成虫羽化率分别提高60.44%和123.79%, 10%葡萄糖处理组幼虫存活率提高87.87%,但添加葡萄糖对斑翅果蝇无菌品系的发育无显著影响。无菌斑翅果蝇成虫无法利用葡萄糖,其体内葡萄糖含量明显高于常规饲养品系成虫体内的。肠道细菌多样性分析表明,斑翅果蝇常规饲养品系成虫肠道优势菌属主要为葡萄杆菌属Gluconobacter和醋杆菌属Acetobacter,食物中添加葡萄糖显著增加了肠道菌群多样性指数,醋杆菌属、普罗维登斯菌属Providencia和摩根氏菌属Morganella的丰度明显增加。斑翅果蝇常规饲养品系成虫肠道优势种为乳酸乳球菌L. lactis、弗氏葡萄杆菌G. frateurii、醋杆菌A. thailandicus和产碱普罗维斯登菌P. alcalifaciens等,在不同浓度葡萄糖浓度处理的常规饲养品系成虫中其相对丰度也存在显著差异。【结论】无菌斑翅果蝇成虫无法直接利用葡萄糖,以醋杆菌属细菌为主的肠道细菌可促进斑翅果蝇对葡萄糖的利用。本研究结果对研究肠道细菌参与斑翅果蝇营养代谢的机理提供了重要的依据。
    纯水培养对重金属污染地区红裸须摇蚊幼虫肠道细菌群落多样性及潜在功能的影响
    马微微, 徐海轩, 曹威, 闫春财, 孙泽阳
    2023, 66(10):  1374-1384.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.011
    摘要 ( 63 )   PDF (3402KB) ( 2149 )   PDF(mobile) (3402KB) ( 4 )     
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    【目的】通过对在重金属污染的天津市渤海湾淡水区域鉴定出的摇蚊耐污种红裸须摇蚊Propsilocerus akamusi进行肠道细菌群落多样性和潜在功能研究,了解生境的变化对摇蚊幼虫肠道细菌群落的影响。【方法】将在受重金属污染的天津市渤海湾淡水区域鉴定到的红裸须摇蚊4龄幼虫用实验室蒸馏水饲养7 d作为实验室培养组,并提取实验室培养组和野外采集组的红裸须摇蚊4龄幼虫肠道细菌基因组DNA,对16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,将测序结果进行数据质控、序列对比和过滤,分析肠道细菌群落物种组成变化并预测肠道细菌潜在功能。【结果】基于红裸须摇蚊4龄幼虫肠道细菌16S rRNA测序结果共注释到11个门、13个纲、33个目、54个科、71个属、90个种以及105个可操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs)。实验室培养组红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌群落多样性和丰度较野外采集组下降,两组优势菌门相似,均包含厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidota)及脱硫弧菌门(Desulfobacterota),野外采集组4龄幼虫肠道内变形菌门丰度显著高于实验室培养组的;实验室培养组4龄幼虫肠道内气单胞菌属Aeromonas、希瓦氏菌属Shewanella、沙雷氏菌属Serratia、假单胞菌属Pseudomonas以及耶尔森氏菌属Yersinia的平均丰度较野外采集组显著降低。线性判别分析结果揭示,野外采集组和实验室培养组的红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内存在丰度差异显著的细菌物种。KEGG分析结果显示,红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌基因组中有关新陈代谢的基因相对丰度极高,实验室培养组红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌基因组中有关环境信息处理和细胞进程的基因相对丰度较野外采集组的显著下降。【结论】本研究结果表明,野外不良环境中生存的红裸须摇蚊幼虫与实验室纯水环境培养幼虫肠道细菌群落多样性以及基因功能存在显著差异,这有助于从环境角度切入研究摇蚊个体抗性机制,为进一步探索摇蚊幼虫肠道内共生微生物抵抗环境胁迫发挥必要作用的研究提供新思路,也为昆虫在不良环境中的耐受机制与其肠道菌群稳态调控机理的研究奠定了基础。
    球孢白僵菌对管氏肿腿蜂致死和寄生的次代效应
    韦云, 李莉, 张萌萌, 潘书梅
    2023, 66(10):  1385-1403.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.012
    摘要 ( 89 )   PDF (20452KB) ( 106 )   PDF(mobile) (20452KB) ( 8 )     
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    【目的】基于自然微栖境中两种寄生性天敌球孢白僵菌Beauveria bassiana-管氏肿腿蜂Sclerodermus guani之间存在竞争和寄生的复杂关系,探究球孢白僵菌胁迫下寄生蜂的适应性生殖策略,并综合评价寄生蜂亲代携带球孢白僵菌(简称“携菌”)后对自身及其子代的致死和寄生效应。【方法】采用浸虫法用不同浓度(1×104, 1×105和1×106孢子/mL)球孢白僵菌孢悬液(简称“菌液”)处理亲代(F48代)管氏肿腿蜂雌成蜂后接入装有寄主松墨天牛Monochamus alternatus幼虫的试管中,测定亲代(F48代)雌成蜂及其子代(F49代)雌成蜂的死亡率、累计死亡率和校正死亡率、产卵前期、产卵期、总产卵量及单雌产卵量;子代(F49代)和子二代(F50代)的平均发育历期、存活率、单雌体重及性比(雄性占比),结合时间-剂量-死亡率模型(time-dose-mortality model, TDM)测定球孢白僵菌对F48和F49代雌成蜂致死过程中的剂量效应和时间效应。【结果】亲代(F48代)雌成蜂携菌量随菌液浓度升高而增加,1×104, 1×105和1×106孢子/mL浓度下平均初始携菌量为0.91×104, 1.73×104和1.95×104孢子/雌,且能将病原菌传递给下一代(F49代),1×104, 1×105和1×106孢子/mL浓度下平均携菌量为0.78×104, 1.40×104和1.51×104孢子/雌;该携菌现象还影响着F48和F49代雌成蜂的寿命与繁殖及其对应子代F49和F50代的适合度。与对照(未接种球孢白僵菌)相比,不同浓度球孢白僵菌孢悬液胁迫时,亲代(F48代)雌成蜂及子代(F49代)雌成蜂的表现发生了一系列显著变化,包括:平均产卵前期明显缩短(F48代缩短了1.03, 1.43和2.03 d;F49代缩短了0.30, 0.80和1.00 d),平均产卵期延长(F48代延长了0.30, 1.00和1.30 d;F49代延长了0.43, 0.73和1.43 d),总产卵量增加(F48代增加了4.80, 17.16和10.33粒;F49代增加了11.57, 25.04和9.14粒),但单雌产卵量减少(F48代减少了4.07, 7.06和15.98粒;F49代减少了5.30, 9.37和20.47粒);同样,相应后代(F49和F50代)适合度也呈同样变化趋势;因亲代(F48代)雌成蜂携带的不同浓度球孢白僵菌(1×104, 1×105和1×106 孢子/mL)传代,F49和F50代的幼虫发育进程加快,与F49代相比,F50代的代时分别缩短了3.00, 3.00和4.00 d;同时F50代的存活率及羽化率分别降低了16.21%和19.40%,但单雌体重分别增加了0.09和0.94 mg,雄性后代比例分别下降了1.95%和0.22%。TDM模型检测表明,亲代(F48代)雌成蜂在接种高浓度(1×106孢子/mL)菌液20 d时死亡率达到50.83%,其相应子代蜂(F49代)在羽化后第18天死亡率达到50.00%,此时球孢白僵菌对F48代雌成蜂的LT50值为22.72 d,对F49代雌成蜂的LT50值为24.52 d;而同期1×104和1×105 孢子/mL浓度处理下,F48和F49代雌成蜂死亡率均低于40.00%。【结论】管氏肿腿蜂亲代雌成蜂携菌后不仅降低了自身繁殖力还会间接影响其子代的存活和发育;亲代雌成蜂的携菌浓度直接影响着自身及其子代雌成蜂的累计死亡率,且随菌液浓度升高、时间延长而增加;球孢白僵菌对管氏肿腿蜂雌成蜂致死过程中的剂量效应和时间效应存在显著的互作关系。
    综 述
    昆虫肠道微生物稳态的调控机制
    宋阳, 范琳琳, 申屠旭萍, 俞晓平
    2023, 66(10):  1404-1414.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.013
    摘要 ( 132 )   PDF (1783KB) ( 340 )   PDF(mobile) (1783KB) ( 17 )     
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     稳定的肠道微生物内环境是肠道微生物与肠道免疫反应相互作用的结果。在不断的进食过程中,昆虫肠道微生物种类和数量不断发生变化,肠道微生物与肠道上皮细胞之间形成了复杂的、动态的平衡机制。昆虫肠道上皮细胞可以感知有益和有害条件并利用免疫调控通路来实现微生物种群稳态的动态调节,例如双重氧化酶-活性氧(dual oxidase-reactive oxygen species, Duox-ROS)系统和免疫缺陷(immunodeficiency, Imd)信号通路可以感知肠道微生物数量变化并参与到肠道微生物稳态调节过程。除此之外,肠道微生物群也会通过群体感应(quorum sensing, QS)释放相应的效应因子来调节菌群行为,间接性起到稳态调节的作用。因此,本文综述了昆虫肠道中物理防御、免疫信号通路以及肠道微生物通过QS在昆虫肠道微生物稳态维持中的作用,加深对肠道组织与肠道微生物互作关系的认识。未来将继续对更多种类昆虫体内微生物的稳态调控机制及调控机制间的作用关系进行研究,并基于调控机制设计开发改变肠道微生物稳态的新型农药,为实现有效害虫防治提供新的靶标和思路。
    昆虫肠道微生物及其功能研究方法进展
    马玲, 曹靖瑜, 白建洋, 徐喆, 李璐, 张月, 闵梦茹
    2023, 66(10):  1415-1424.  doi:10.16380/j.kcxb.2023.10.014
    摘要 ( 173 )   PDF (1522KB) ( 384 )   PDF(mobile) (1522KB) ( 26 )     
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    昆虫是世界上种类最为丰富、分布最为广泛的动物类群,其肠道内栖息着复杂且多样的微生物。不同昆虫因肠道结构、肠道内环境、食性、龄期、外界环境不同,肠道内微生物组成与丰度也存在差异。肠道微生物主要通过垂直方向与水平方向在种群与个体间传播,对昆虫宿主营养代谢、生理行为、防御、解毒等诸多方面有重要影响;通过体外培养的方法可从培养基对昆虫肠道微生物进行分离,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS)及16S rRNA基因测序技术等可迅速鉴定微生物;宏基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多种组学技术联合运用,使得肠道微生物鉴定与功能推测更为高效;体外试验、微生物补充、菌群移植、沉默微生物成员相关基因等试验方法使微生物功能验证更为准确;利用高温处理、溶菌酶处理、无菌饲养处理及抗生素处理等方式能清除肠道内的微生物群落,获得无菌昆虫用于功能验证试验,但当前使用最广的抗生素法在实际应用中仍存在一定局限;利用肠道微生物特性,通过共生菌基因工程防治有害生物与虫媒传染病。目前,昆虫肠道微生物在生态、经济、能源、环保等领域发挥着重要作用,随着新兴技术的发展融合,更多昆虫微生物互作机制将会被揭示,通过昆虫肠道微生物控制有害生物控制手段也将更为多样、环保和高效。
    目 录
    66卷第10期中英文目录
    2023, 66(10):  1425-1425. 
    摘要 ( 40 )   PDF (494KB) ( 67 )     
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