褐纹甘蔗象肠道菌群的结构及其对宿主营养分配的影响

发布时间：2017-11-05 00:03

  本文关键词：褐纹甘蔗象肠道菌群的结构及其对宿主营养分配的影响

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【摘要】：褐纹甘蔗象Rhabdoscelus lineaticollis (Heller) (Coleoptera:Curculionidae)是近年来入侵我国的重要害虫,严重危害棕榈科植物和甘蔗,能够利用营养贫瘠的寄主植物。本研究聚焦在其肠道微生物对褐纹甘蔗象营养代谢的作用。首先,通过16SrRNA基因V4高变区高通量测序分析了不同虫态的肠道优势菌群及差异。其次,在现有条件下通过传统方法结合分子生物学方法对可培养细菌进行分离鉴定,为后续研究菌群对宿主的功能验证提供菌株材料。最后利用复合抗生素溶液浸泡过的甘蔗喂食褐纹甘蔗象幼虫,通过检测褐纹甘蔗象血淋巴中营养指标的变化并结合16SrRNA基因V4高变区测序得到的菌群结构的变化,共同探讨菌群结构对褐纹甘蔗象营养分配的作用。本研究的主要研究结果如下：1.16S rDNA基因V4高变区高通量测序分析了不同虫态的肠道多样性本文通过16SrRNA基因V4高变区高通量测序揭示了幼虫、蛹、成虫的肠道优势菌群并分析了不同虫态之间差异。结果表明变形菌门和厚壁菌门是褐纹甘蔗象三个虫态中的优势菌门。其中又以变形菌门的所占比例最高,各组中均占到70%以上,其次是厚壁菌门,各组中比例均高于22.5%。变形菌门中的γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和厚壁菌门中的芽孢杆菌纲(Bacilli)在三个虫态的肠道菌群中占有主导地位,在三种虫态中占到78%以上。γ-变形菌纲中的肠杆菌目(Enterobacteriales)和芽孢菌纲中的乳杆菌目(Lactobacillales)在目水平上占有绝对地位。在科水平上,肠杆菌科(Enterobacteriaceae)依次为幼虫64.4%、蛹54.1%、成虫50.3%,链球菌科(Streptococcaceae)的丰度依次是幼虫13.7%、蛹9.6%、成虫5.0%。而成虫的肠球菌科(Enterococcaceae)高达16%,幼虫和蛹只有6.0%的水平。蛹的乳杆菌科分布比例为5.9%,幼虫和成虫的比例却低于0.5%,相差十倍。雌虫和雄虫在纲、目水平上较一致。而在相对丰度较高的假单胞菌科(Pseudomonadaceae)中差别较大,在雄虫中为7.11%,在雌虫中仅为0.531%。通过对三个虫态α多样性指数的分析,发现从成虫和蛹的多样性指数高于幼虫。野外幼虫和室内幼虫两者的优势菌属差别很大,野外幼虫中主要是乳球菌属(Lactococcus)和肠球菌属(Enterococcus),室内幼虫主要是克雷伯氏菌属(Klebsiella)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)。说明了寄主和环境的变化对肠道菌群的改变影响很大。2.传统方法结合16S rDNA分子生物学方法对可培养细菌的进行分离鉴定本章得到的10种细菌包括肠杆菌属2株、柠檬酸杆菌属2株、克雷伯氏菌属2株、泛菌属1株、肠球菌属2株和乳球菌属1株。分属于肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、肠球菌科(Enterococcaceae)和链球菌科(Streptococcaceae)。其中肠杆菌科是肠道可培养细菌中一个大的分枝,并包含4个属,隶属于变形菌门大类。统计菌株所占比例结果,说明肠杆菌属是可培养细菌中的优势菌属。3.菌群结构变化对褐纹甘蔗象营养分配的作用本章通过复合抗生素溶液对褐纹甘蔗象的幼虫进行喂食,发现对照组体重显著高于抗生素组,抗生素组血淋巴中葡萄糖和甘油三酯的含量显著高于对照组,而蛋白质含量显著低于对照组。在菌群结构方面,变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)在抗生素组中的丰度为95.5%,在对照组中为94.8%。厚壁菌门细菌丰度从对照组的15.42%降低到抗生素组中的9.99%。相反,变形菌门细菌丰度略有升高。在纲和目的水平上,一些相对丰度低的菌群表现出了显著的变化,芽孢杆菌目(Bacillales)、立克次氏体目(Rickettsiales)等。在科水平上,醋酸杆菌科(Acetobacteraceae)在对照组中的丰度为1.08%,在抗生素组中为0.188%;芽孢杆菌科(Bacillaceae)也从对照组中的2.44%降低到抗生素组中的0.460%。在属的水平上优势菌属变化显著,克雷伯氏菌属(Klebsiella)从对照组的13.3%增加到抗生素组的54.9%;芽孢杆菌属(Bacillus)在对照组为2.42%,而在抗生素组只有0.455%。抗生素在一定程度上影响的肠道菌群的整体结构,尽管变形菌门和厚壁菌门在不同处理中依旧是优势菌门,但是抗生素组和对照组倾向于两种菌群结构,抗生素组肠道菌群结构倾向于变形菌门增多而厚壁菌门降低,对照组则相反。在种水平上也出现一些细菌种类被取代的现象。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S433

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本文编号：1141695