草地贪夜蛾幼虫肠道细菌的分离鉴定及纤维素降解细菌的筛选
发布时间：2021-05-31 23:55
【目的】本研究旨在明确草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda幼虫肠道可培养细菌组成,筛选纤维素降解细菌。【方法】采用传统细菌培养及16S rDNA分子标记相结合的方法分离鉴定草地贪夜蛾幼虫肠道可培养细菌;采用刚果红染色法筛选纤维素降解细菌,并通过3,5-二硝基水杨酸（DNS）法测定不同pH（5.0-9.0）条件下的纤维素酶活力。【结果】从草地贪夜蛾幼虫中筛选分离出14种肠道细菌菌株,分别隶属放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）等3门11属,即谷氨酸棒杆菌属（Glutamicibacter）、肠球菌属（Enterococcus）、芽胞杆菌属（Bacillus）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、摩根菌属（Morganella）、肠杆菌属（Enterobacter）、志贺氏菌属（Shigella）、克洛诺杆菌属（Cronobacter）、克雷伯氏菌属（Klebsiella）、沙雷氏菌属（Serratia）、苍白杆菌属（Ochrobactrum）。2株产纤维素酶细菌隶属厚壁菌门芽胞杆菌属。酶...
【文章来源】：应用昆虫学报. 2020,57(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
基于16S rDNA序列构建的草地贪夜蛾幼虫肠道细菌系统发育树
本研究共分离得到3门11属草地贪夜蛾幼虫肠道细菌，主要以变形菌门和厚壁菌门为主，这与大多数昆虫肠道细菌构成相似（Adams and Raj,2005；郑亚强等，2017；王立秀等，2018），表明这两个门的细菌是昆虫肠道中相对丰度最高的优势菌群。鳞翅目昆虫中，家蚕Bombyx mori幼虫肠道菌以肠球菌属、不动杆菌属、拟杆菌属、假单胞菌属和甲基杆菌属为优势菌群（Anand et al.,2010;Cappellozza et al.,2011）；黏虫幼虫肠道中，以肠球菌属、泛菌属（Pantoea）、假单胞菌属（Pseudomonas）和葡萄球菌属为优势类群（He et al.,2013）；舞毒蛾Lymantria dispar幼虫肠道菌群中，以肠球菌属、葡萄球菌属和假单胞菌属细菌为优势类群（Broderick et al.,2004）。总之，已有针对鳞翅目昆虫肠道菌群的培养分离结果，均与草地贪夜蛾幼虫肠道菌研究结果相似。可见，鳞翅目昆虫幼虫肠道中，可培养的优势菌主要为葡萄球菌属、芽胞杆菌属、肠杆菌属、肠球菌属等。值得注意的是，由于体外分离培养无法准确地模拟宿主肠道环境，大量的肠道细菌种类还无法进行宿主体外培养。但是随着基于高通量测序的肠道微生物多样性和宏基因组测序技术的发展，人们正在从基因组学数据中了解细菌的生物学特性，从而开发出匹配的培养基。如近年来，有研究者推出了根据16S rDNA序列直接对目标菌株进行培养基预测的数据库（http://komodo.modelseed.org/default.htm)(Oberhardt et al.,2015），为挖掘及利用肠道微生物资源提供了新的途径。图3 草地夜蛾幼虫肠道中纤维素降解细菌在不同pH值下的纤维素酶活力
图2 菌株4-7、4-8经刚果红染色后在CMC培养基平板上的水解圈本研究获得了2株具有纤维素降解能力的芽胞杆菌，这与草地贪夜蛾取食特点密切相关。以往研究表明，纤维素降解细菌在昆虫肠道内不仅可以帮助宿主消化摄入体内的高纤维素食物（如大多数作物的叶片和茎秆），还可将大分子物质分解为可利用的小分子有机物，使其归还到土壤中，促进了生态系统物质循环的物质、能量流动，尤其是碳循环（徐荣等，2012）；此外，还可通过进一步优化其纤维素降解酶产出和活性条件，更好地服务于农业与环境等领域（王立秀等，2018）。此外，DNS法结果显示，pH 5.0与pH 9.0时纤维素酶活最低且相差不大，证明过酸和过碱均会抑制草地贪夜蛾肠道中纤维素降解细菌的纤维素酶活。pH 5.0-8.0时，纤维素酶活逐渐增加，当pH达到8.0时，纤维素酶活达到最大，且与pH 7.0和pH 9.0时存在显著差异，表明弱碱性是草地贪夜蛾幼虫肠道纤维素降解细菌纤维素酶活发挥的最佳条件。值得注意的是，本研究中鉴定的纤维素降解细菌的纤维素酶活显著高于（相同pH下：4-5倍）从鞘翅目昆虫阿南原等跳甲Proisotoma ananevae成虫肠道分离的纤维素降解细菌（王立秀等，2018）。这些结果表明草地贪夜蛾幼虫肠道纤维素降解细菌具有更好的纤维素降解能力，这也许是草地贪夜蛾取食量大、迁飞能力强、近期爆发成灾的生物学基础之一。
【参考文献】：
期刊论文
[1]草地贪夜蛾缅甸虫源迁入中国的路径分析[J]. 吴秋琳,姜玉英,吴孔明. 植物保护. 2019(02)
[2]蜜蜂肠道菌群的培养方法及特性研究进展[J]. 董志祥,李还原,陈奕霏,张棋麟,李继莲,郭军. 应用昆虫学报. 2018(06)
[3]阿南原等跳肠道细菌的分离鉴定及降解纤维素细菌的筛选[J]. 王立秀,陈伟,谢桂林,周亮. 昆虫学报. 2018(07)
[4]马铃薯块茎蛾肠道细菌分离鉴定及其对植物源大分子化合物的降解作用[J]. 郑亚强,杜广祖,李亦菲,陈斌,李正跃,肖关丽. 环境昆虫学报. 2017(03)
[5]昆虫肠道菌群的功能研究进展[J]. 郭军,吴杰,邓先余,林连兵,刘珊,李继莲. 应用昆虫学报. 2015(06)
本文编号：3209227
【文章来源】：应用昆虫学报. 2020,57(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
基于16S rDNA序列构建的草地贪夜蛾幼虫肠道细菌系统发育树
本研究共分离得到3门11属草地贪夜蛾幼虫肠道细菌，主要以变形菌门和厚壁菌门为主，这与大多数昆虫肠道细菌构成相似（Adams and Raj,2005；郑亚强等，2017；王立秀等，2018），表明这两个门的细菌是昆虫肠道中相对丰度最高的优势菌群。鳞翅目昆虫中，家蚕Bombyx mori幼虫肠道菌以肠球菌属、不动杆菌属、拟杆菌属、假单胞菌属和甲基杆菌属为优势菌群（Anand et al.,2010;Cappellozza et al.,2011）；黏虫幼虫肠道中，以肠球菌属、泛菌属（Pantoea）、假单胞菌属（Pseudomonas）和葡萄球菌属为优势类群（He et al.,2013）；舞毒蛾Lymantria dispar幼虫肠道菌群中，以肠球菌属、葡萄球菌属和假单胞菌属细菌为优势类群（Broderick et al.,2004）。总之，已有针对鳞翅目昆虫肠道菌群的培养分离结果，均与草地贪夜蛾幼虫肠道菌研究结果相似。可见，鳞翅目昆虫幼虫肠道中，可培养的优势菌主要为葡萄球菌属、芽胞杆菌属、肠杆菌属、肠球菌属等。值得注意的是，由于体外分离培养无法准确地模拟宿主肠道环境，大量的肠道细菌种类还无法进行宿主体外培养。但是随着基于高通量测序的肠道微生物多样性和宏基因组测序技术的发展，人们正在从基因组学数据中了解细菌的生物学特性，从而开发出匹配的培养基。如近年来，有研究者推出了根据16S rDNA序列直接对目标菌株进行培养基预测的数据库（http://komodo.modelseed.org/default.htm)(Oberhardt et al.,2015），为挖掘及利用肠道微生物资源提供了新的途径。图3 草地夜蛾幼虫肠道中纤维素降解细菌在不同pH值下的纤维素酶活力
图2 菌株4-7、4-8经刚果红染色后在CMC培养基平板上的水解圈本研究获得了2株具有纤维素降解能力的芽胞杆菌，这与草地贪夜蛾取食特点密切相关。以往研究表明，纤维素降解细菌在昆虫肠道内不仅可以帮助宿主消化摄入体内的高纤维素食物（如大多数作物的叶片和茎秆），还可将大分子物质分解为可利用的小分子有机物，使其归还到土壤中，促进了生态系统物质循环的物质、能量流动，尤其是碳循环（徐荣等，2012）；此外，还可通过进一步优化其纤维素降解酶产出和活性条件，更好地服务于农业与环境等领域（王立秀等，2018）。此外，DNS法结果显示，pH 5.0与pH 9.0时纤维素酶活最低且相差不大，证明过酸和过碱均会抑制草地贪夜蛾肠道中纤维素降解细菌的纤维素酶活。pH 5.0-8.0时，纤维素酶活逐渐增加，当pH达到8.0时，纤维素酶活达到最大，且与pH 7.0和pH 9.0时存在显著差异，表明弱碱性是草地贪夜蛾幼虫肠道纤维素降解细菌纤维素酶活发挥的最佳条件。值得注意的是，本研究中鉴定的纤维素降解细菌的纤维素酶活显著高于（相同pH下：4-5倍）从鞘翅目昆虫阿南原等跳甲Proisotoma ananevae成虫肠道分离的纤维素降解细菌（王立秀等，2018）。这些结果表明草地贪夜蛾幼虫肠道纤维素降解细菌具有更好的纤维素降解能力，这也许是草地贪夜蛾取食量大、迁飞能力强、近期爆发成灾的生物学基础之一。
【参考文献】：
期刊论文
[1]草地贪夜蛾缅甸虫源迁入中国的路径分析[J]. 吴秋琳,姜玉英,吴孔明. 植物保护. 2019(02)
[2]蜜蜂肠道菌群的培养方法及特性研究进展[J]. 董志祥,李还原,陈奕霏,张棋麟,李继莲,郭军. 应用昆虫学报. 2018(06)
[3]阿南原等跳肠道细菌的分离鉴定及降解纤维素细菌的筛选[J]. 王立秀,陈伟,谢桂林,周亮. 昆虫学报. 2018(07)
[4]马铃薯块茎蛾肠道细菌分离鉴定及其对植物源大分子化合物的降解作用[J]. 郑亚强,杜广祖,李亦菲,陈斌,李正跃,肖关丽. 环境昆虫学报. 2017(03)
[5]昆虫肠道菌群的功能研究进展[J]. 郭军,吴杰,邓先余,林连兵,刘珊,李继莲. 应用昆虫学报. 2015(06)
本文编号：3209227
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