草履蚧肠道微生物群落多样性及其对宿主营养代谢的影响

发布时间：2020-11-12 15:49

　　 草履蚧Drosicha corpulenta(Kuwana)属于半翅目Hemiptera,绵蚧科Margarodidae,是一种危害多种树木的植食性昆虫。草履蚧刺吸取食植物韧皮部的汁液,其成分单一难以满足草履蚧自身需求,而体内的共生菌能为其补充缺失的营养物质,从而影响草履蚧的生长发育。本文旨在探讨草履蚧肠道微生物种类多样性及肠道微生物对宿主营养代谢的作用,为以内共生菌为靶标的新型生物防治技术提供了理论基础。本研究的内容有:(1)选取杨树、柿树和核桃树3种寄主树木上二龄期和成虫期的草履蚧,使用高通量测序技术对其肠道内的细菌16S rDNA的可变区(V3+V4)进行测序,统计物种丰度,对内共生菌进行多样性及差异性分析。(2)测定3种寄主树木韧皮部的营养物质,分析寄主、草履蚧和肠道微生物的关系;经过复合抗生素处理,通过检测草履蚧血淋巴中营养物质的变化,分析肠道微生物的改变对草履蚧营养代谢的影响。研究结果如下:1.不同寄主、不同龄期的草履蚧肠道细菌的多样性及差异性。杨树、柿树、核桃树的二龄若虫期优势菌是拟杆菌门和变形菌门,其中拟杆菌门Bacteroides蟑螂杆状体科Blattabacteriaceae的Candidatus Uzinura比例分别为79%,81%和94%,变形菌门Proteobacteria肠杆菌科Enterobacteriaceae的细菌分别占20%,6%和6%。杨树、柿树、核桃树的成虫期优势菌门是拟杆菌门、变形菌门和放线菌门,其中拟杆菌门Bacteroides的Candidatus Uzinura比例分别为72%,59%和92%;变形菌门Proteobacteria的沃尔巴克氏体属Wolbachia分别占0.01%,12%和0.01%,变形菌门的另一种细菌Candidatus Lariskella分别占25%,0.001%和0.001%,肠杆菌科Enterobacteriaceae的细菌分别占1.2%,0.2%和1.1%;放线菌门Actinobacteria微球菌科Micrococcales的节杆菌属Arthrobacter分别占0.7%,1%和2.4%,α多样性分析显示成虫比二龄若虫的细菌种类多。获得属水平上已注释的细菌近70种。除了二龄若虫肠道中的优势菌Candidatus Uzinura和肠杆菌科的细菌外,成虫肠道中还增加了沃尔巴克氏体、Candidatus Lariskella、节杆菌属等27种细菌,其中杨树成虫独有的菌是Skermanella,柿树二龄虫独有的细菌是克吕沃尔菌属和副球菌属。在核桃树成虫中束村氏菌属、肠杆菌属、短波单胞菌属和链球菌属共占到0.15%。2.三种寄主韧皮部的物质含量和肠道微生物的变化对宿主营养代谢的影响实验测得杨树、柿树、核桃树韧皮部的总糖、还原糖、白白质、单宁含量,其中总糖和还原糖含量最高,说明草履蚧能从树皮中获得所需的糖类和能量。柿树和核桃树单宁含量高,单宁是植物防御昆虫的手段,通过肠道微生物的分析发现有降解单宁的细菌,从而破解植物的防御使草履蚧能够正常寄生生活。抗生素处理草履蚧取食的树枝,达到清除肠道细菌的目的。通过测定处理后的草履蚧血淋巴中葡萄糖、甘油三酯、白蛋白的含量,结果表明,肠道菌群的缺失,使草履蚧的蛋白质含量降低,葡萄糖和甘油三酯含量升高。本实验对草履蚧不同寄主、不同龄期情况下的肠道微生物进行研究,得到了草履蚧肠道中优势菌群,种群结构,细菌功能预测等结果。验证了肠道微生物影响着草履蚧的营养代谢。为进一步确定优势菌和宿主蛋白质的利用提供理论依据,为开发生物防治技术提供新的思路。
【学位单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S763.7;S436.6
【部分图文】：

草履蚧肠道微生物群落多样性及其对宿主营养代谢的影响（细菌）分类学数据库对 OTU 进行分类学注释。在 97% 的相似度水平下，得到了每个样品的 OTU 个数，利用 Venn 图[57]可以展示样品之间共有、特有 OTU数目，直观地表现出样品间 OTU 的重合情况。结合 OTU 所代表的物种，可以找出不同环境中的核心微生物。根据不同分组绘制的各样本 OTU-Venn 如下图：不同样品用不同颜色表示，不同颜色图形之间交叠部分数字为两个样品或三个样品共有的 OTU 个数。

草履蚧肠道微生物群落多样性及其对宿主营养代谢的影响（细菌）分类学数据库对 OTU 进行分类学注释。在 97% 的相似度水平下，得到了每个样品的 OTU 个数，利用 Venn 图[57]可以展示样品之间共有、特有 OTU数目，直观地表现出样品间 OTU 的重合情况。结合 OTU 所代表的物种，可以找出不同环境中的核心微生物。根据不同分组绘制的各样本 OTU-Venn 如下图：不同样品用不同颜色表示，不同颜色图形之间交叠部分数字为两个样品或三个样品共有的 OTU 个数。

Nubsella 51.08 Sphingomonas 52.25 Anaerotruncus 54.18Ralstonia 53.94 Aquabacterium 54.58 Pseudonocardia 60Bacillus 54.26 Neisseria 52.88 Roseomonas 57.66Paracoccus 54.95 Novosphingobium 53.83 Cupriavidus 55.01Chloroplast 55.38 Pseudomonas 52.42 Skermanella 56.53Massilia 52.6 Serratia 54.16 Deinococcus 55.48Comamonas 55.65 Kluyvera 54.03 Kroppenstedtia 59.362.2.4 物种分布柱状图和物种进化树物种分布柱状图包括门、纲、目、科、属、种水平，一种颜色代表一个物种，色块长度代表物种所占相对丰度比例，作图时将丰度低于 1%的部分合并为Others 在图中显示，Unknown 代表未得到分类学注释的 OTU。
【参考文献】

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本文编号：2880927