三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌多样性研究

发布时间：2020-08-12 10:39

【摘要】：随着玉米种植面积的扩大,种植方式的改变,不同玉米新品种的出现,使玉米害虫的种类增多,优势种群数量发生变化,危害程度加重。近年来棉铃虫Helicoverpa armigera Hübner、桃蛀螟Conogethes punctiferalis Guenée和玉米螟Ostrinia furnacalis Guenée在玉米田混合发生的现象越来越普遍,特别是在玉米生长后期,玉米雌穗上往往可以看到3种玉米穗虫同时为害,对玉米产量和质量造成了严重的影响。本文利用传统微生物分离培养法与高通量测序技术相结合,对3种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌多样性及群落组成进行研究,进一步探讨肠道细菌的功能,为防治玉米穗虫提供理论基础。主要结果如下:1、三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌分离培养从棉铃虫、桃蛀螟和玉米螟幼虫肠道内总共分离、培养并鉴定出8个、11个细菌和6个细菌。玉米内生菌总共分离出17个细菌。3种玉米穗虫肠道与玉米内生菌可培养细菌中有5个共有菌株,归属于3个菌属,分别是沙雷氏菌属Serratia、克雷伯氏菌属Klebsiella和肠球菌属Enterococcus,且这3种菌属在肠道可培养细菌中占优势地位。3种玉米穗虫幼虫肠道可培养细菌在门水平存在差异,其中棉铃虫幼虫肠道中,变形菌门和厚壁菌门所占比例分别为为75%和25%。在桃蛀螟幼虫肠道中,变形菌门和厚壁菌门所占比例分别为39.1%和56.5%,而拟杆菌门所占比例为4.3%。在玉米螟幼虫肠道中,变形菌门和厚壁菌门所占比例分别为70.6%和29.4%。在玉米内生菌可培养细菌中,变形菌门所占比例为61.3%,厚壁菌门所占比例为34.5%,拟杆菌门所占比例为3.8%。2、三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌多样性3种玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌总共检测到到132个OTU,归类为6个门87个属,主要为变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门。其中棉铃虫、玉米螟和桃蛀螟幼虫肠道内共有64、64和69个菌属。3种幼虫肠道有44个共有菌属,棉铃虫幼虫与桃蛀螟幼虫有7个共有菌属,分别是Ezakiella、Roseomonas、Finegoldia、Peptoniphilus、Bacillus、Brevibacterium和Kocuria等。棉铃虫幼虫与玉米螟幼虫有4个共有菌属,分别是Haemophilus、Rikenella、unclassified_p_Proteobacteria、Qingshengfania。桃蛀螟幼虫和玉米螟幼虫有13个共有菌属,分别是Devosia、Delftia、Bosea、Pseudochrobactrum、Prevotellaceae_UCG-001、Novosphingobium、norank_p_Saccharibacteria、Brevundimonas、Alloprevotella、Salana、Verticia等。棉铃虫幼虫特有菌属有9个,分别为Sphingobium、Anaerotruncus、Bradyrhizobium、Ruminococcaceae_UCG-005、Leuconostoc等。桃蛀螟幼虫肠道特有菌属有5个,分别是Gordonia、Desulfovibrio、Caldicoprobacter等。玉米螟幼虫肠道特有菌属分别有3个,分别是Perlucidibaca、Flavisolibacter和Alistipes。3种玉米穗虫幼虫肠道菌群在门的分类水平上比较一致,都是厚壁菌门和变形菌门为主要菌群。棉铃虫幼虫肠道样品中丰度最高的是厚壁菌门(57.35%),其次是变形菌门(41.90%)。桃蛀螟幼虫肠道样品中丰度最高的是厚壁菌门(57.23%),其次是变形菌门(42.25%)和拟杆菌门(2.70%)。玉米螟幼虫肠道样品中丰度最高的是厚壁菌门(74.43%),其次是变形菌门(24.49%)。棉铃虫幼虫肠道中的优势菌属是肠球菌属Enterococcus(69.27%)、沙雷氏菌属Serratia(22.77%)和克雷伯氏菌属Klebsiella(6.70%)。桃蛀螟幼虫肠道中的优势菌属依次是肠球菌Enterococcus(70.91%)和克雷伯氏菌属Klebsiella(15.85%),以及沙雷氏菌属Serratia(4.40%)和布鲁氏菌科未知属unclassified_f_Brucellaceae(3.09%)。玉米螟幼虫肠道中的优势菌属依次是肠球菌属Enterococcus(73.10%)、克雷伯氏菌属Klebsiella(11.64%)、布鲁氏菌科未知属unclassified_f_Brucellaceae(5.64%)和沙雷氏菌属Serratia(4.48%)。肠球菌属、沙雷氏菌属、克雷伯氏菌属是肠道细菌组成中的优势菌群,其中肠球菌属占绝对优势地位。3、三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌的功能根据比对到KEGG数据库的信息,丰度较高的代谢通路有:转运蛋白、ABC转运体、嘌呤代谢、嘧啶代谢、氧化磷酸化、细菌分泌系统、糖酵解、氨基糖和核苷酸糖代谢、果糖和甘露糖代谢和丙酮酸盐代谢等。在代谢通路中,肠道菌群在丰度top20的代谢通路上丰度要远大于玉米内生菌群。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.13
【图文】：

肠道,内生菌,玉米穗,细菌

maize endophytes3 种玉米穗虫幼虫肠道与玉米内生菌可培养细菌中有 5 种共有菌株，归属于 3 种菌属（图3-1），分别是沙雷氏菌属Serratia、克雷伯氏菌属Klebsiella和肠球菌属Enterococcus，且这 3 种菌属在肠道可培养细菌中占优势地位。在棉铃虫肠道可培养细菌中，沙雷氏菌属、克雷伯氏菌属和肠球菌属所占比例分别为 35%、25%和 25%。在桃蛀螟肠道可培养细菌中，沙雷氏菌属、克雷伯氏菌属和肠球菌属所占比例分别为 21.7%、17.4%和 34.8%，此外还有芽孢杆菌属所占比例较大，为 17.4%。在玉米螟肠道可培养细菌中，沙雷氏菌属、克雷伯氏菌属和肠球菌属所占比例分别为 35.3%、29.4%和 29.4%。在玉米内生菌可培养菌株中

曲线,曲线,幼虫,玉米穗

三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌多样性研究3.2 三种玉米穗虫幼虫肠道细菌与玉米内生菌多样性分析3.2.1 三种玉米穗虫幼虫肠道细菌与玉米内生菌高通量测序结果棉铃虫幼虫、桃蛀螟幼虫、玉米螟幼虫和玉米各 3 个样品，一共 12 个样品。总共读取到 1220990 条细菌 16S 优化序列，541144822bp 优化碱基，在 97%序列相似性的前提下，这些序列可以归类为 132 个 OTUs。分为 6 个门，主要为变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门。稀释曲线结果表明样品测序深度足够，能够代表样品中的细菌多样性（图 3-2）。

散点图,散点图,肠道细菌,菌群

图 3-3 不加权和加权 PCoA 散点图Fig. 3-3 Unweighted-unifrac and weighted-unifrac PCoAscatter diagram表 3-3 Alpha 多样性指数表Table 3-3 α diversity analysisSample OTU ace chao coverage shannon simpsonHA_1 26 58.13 35 0.999899 0.52 0.767154HA_2 60 61.07 61 0.999966 1.06 0.435005HA_3 64 93.82 83 0.999808 1.29 0.339509CP_1 52 59.51 60 0.999887 0.97 0.457618CP_2 69 114.45 103 0.999808 1.12 0.494386CP_3 86 105.28 110 0.999786 2.18 0.185432OF_1 68 69.90 69 0.999955 1.03 0.565869OF_2 78 83.50 83 0.999887 1.05 0.558346OF_3 67 80.97 74 0.999854 1.06 0.548886不同样本间细菌菌群组成存在明显的差异，相同样本间也存在一定的差异。将细菌按门分类，棉铃虫幼虫肠道细菌菌群中丰度最高的是厚壁菌门（57.35%），其次是变形

【参考文献】