两种草原毛虫肠道菌多样性的比较分析

发布时间：2020-07-16 06:21

【摘要】：草原毛虫是我国青藏高原高寒草甸的重大害虫,不仅取食优质牧草与畜争食,而且可改变高寒草甸的植被群落结构,已成为高寒草甸持续利用及健康发展的重要限制因素之一。草原毛虫大面积暴发、持续危害,显示出其对高寒草甸低氧、低温及强紫外辐射等极端生态环境的良好适应性。本论文基于分离培养法及高通量测序技术,比较分析了栖息于高寒草甸不同海拔的门源草原毛虫和黄斑草原毛虫的肠道菌组成、多样性及功能,旨在从肠道菌的视角解析草原毛虫对高海拔环境适应的生态学机制。主要结果如下:1.基于6种培养基,对两种草原毛虫5龄幼虫的肠道菌进行分离、培养及纯化,并通过菌落形态特征及16S测序进行菌种鉴定。结果显示,LB培养基、牛肉膏蛋白胨培养基、高氏培养基、无机盐培养基,沙门菌培养基,这5种培养基能够培养草原毛虫肠道菌。门源草原毛虫共分离获得5种肠道菌,其中3种(M1、M2、M3)属厚壁菌门的葡萄球菌属,另2种属变形菌门的Lelliottia(M4)和勒克氏菌属(M5)。黄斑草原毛虫共分离得到6种肠道菌,其中3种属厚壁菌门的葡萄球菌(N1和N5)和肠球菌属(N4),其余3种属变形菌门的沙雷氏菌属(N2和N6)和假单胞菌属(N3)。沙雷氏菌已知在协助昆虫降解纤维素、木质素上具有积极作用,提示该菌也有可能协助黄斑草原毛虫降解植物纤维。2.门源草原毛虫肠道菌16S扩增子共获得了57个OTU,注释到:4个门,其中优势门为变形菌门;7个纲,优势纲为α变形菌纲和γ变形菌纲;12个目,优势目为立克次氏体目和假单胞菌目;15个科,优势科为立克次氏体科(83.8%)和假单胞杆菌科;13个属,优势属为Wolbachia和假单胞菌属;7个种,优势种为酪黄肠球菌、Staphylococcus sciuri和Methylotenera mobilis。门源草原毛虫肠道宏基因组共注释到:5个界,相对丰度最高的是细菌界(71.8%)和真菌界(12.1%);27个门,优势门为变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门;51个纲,优势纲为α变形菌纲、γ变形菌纲和芽孢杆菌纲;107个目,优势目为立克次氏体目、肠球菌目和芽孢杆菌目;178个科,优势科为无形体科、肠杆菌科;236个属,优势属为Wolbachia、埃希氏菌属。3.黄斑草原毛虫肠道菌16S扩增子测序共获得了91个OTU,注释到:5个门,厚壁菌门相对丰度最高;7个纲,优势纲为杆菌纲和γ变形菌纲;10个目,优势目为乳杆菌目和芽孢杆菌目;11个科,优势科为肉杆菌科和肠球菌科;9个属,优势属为肉食杆菌属和肠球菌属;8个种,优势种为铅黄肠球菌和壁芽孢杆菌。黄斑草原毛虫肠道宏基因组共注释到:5个界,相对丰度最高的为细菌界(57.3%)、真菌界(17.7%)和病毒界(11.6%);27个门,优势门为变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门;56个纲,优势纲为γ变形菌纲、芽孢杆菌纲和纤维黏网菌;119个目,优势目为肠杆菌目、芽孢杆菌目和噬纤维菌目;200个科,优势科为肠杆菌科、动球菌科和Cyclobacteriaceae;262个属,优势属为埃希氏菌属、土壤芽孢杆菌属和Cecembia。4.草原毛虫肠道宏基因组注释到与新陈代谢、碳水化合物运输、氨基酸合成等代谢密切相关的基因,表明肠道菌可能参与了草原毛虫的碳水化物代谢、物质合成、物质降解及吸收等生理过程,在草原毛虫适应高寒草甸极端生态环境中发挥重要作用。16S扩增子测序表明,门源草原毛虫肠道菌相对丰度较高的为Wolbachia和假单胞菌,而黄斑草原毛虫肠道菌相对丰度较高的为肉食杆菌属和肠球菌。这种差异可能与两种草原毛虫栖息的差异性海拔环境相关。门源草原毛虫肠道菌α多样性未显著高于黄斑草原毛虫(P0.05),但在不考虑肠道菌相对丰度的情况下,不动杆菌属、无色杆菌、芽单胞菌属、噬氢菌属、甲氧菌属、Wolbachia、肠球菌属、假单胞菌属和肉食杆菌属等9个属在两种草原毛虫间差异显著(P0.01)。据此推测,这些菌可能与两种草原毛虫适应差异性海拔环境相关。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S812.6
【图文】：

技术路线图,技术路线

化提供动力（Ceja-Navarro et al., 2015）。然而 Hammer et al.,（ 124 种野生鳞翅目幼虫研究发现，这些类群体内并没有固定同浓度抗生素处理肠道菌验证了其结果。作为青藏高原连年爆，是否与其体内肠道菌有关？肠道菌在草原毛虫长期的高海拔也发挥着重要作用，很值得我们去研究。文以栖息于青藏高原不同海拔的两种草原毛虫为研究对象：门nyuanensis）采集于青海门源（海拔3000m），黄斑草原毛虫（G.藏那曲（海拔 4800m）。通过 16S 扩增子测序、宏基因组测序种方法，比较分析了两种草原毛虫肠道菌的组成和多样性，旨草原毛虫高海拔环境适应中的作用。研究结果将丰富鳞翅目昆肠道菌的视角解析草原毛虫对高海拔环境适应的生态学机制的防控策略及方法提供依据。究主要技术路线如图 1：

后肠,中肠,食物残渣,同翅目

州大学硕士学位论文两种草原毛虫肠道菌多样性的比较分化液，消化食物及吸收养分。后肠一般由回肠、直肠、肛门组成；其功能主排出中肠消化吸收后的食物残渣以及吸收残渣中的水及营养物质。鳞翅目昆道结构相对于其鞘翅目、膜翅目、同翅目等昆虫来说，肠道结构非常简单，前肠、中肠、后肠三部分（陈勃生等，2017），没有复杂的盘绕结构。

门源草原毛虫肠道菌分离结果

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