麥長(zhǎng)管蚜共生微生物的多樣性及紫外輻射下三種次級(jí)菌對(duì)宿主適合度的影響.pdf

1、麥長(zhǎng)管蚜Sitobion avenae(Fabricius)是一種世界性廣泛分布的害蟲，其寄主植物包括多種麥類作物和禾本科雜草等。在長(zhǎng)期的協(xié)同進(jìn)化過程中，麥長(zhǎng)管蚜與其體內(nèi)的初級(jí)菌和次級(jí)菌形成了密切的共生關(guān)系。目前研究表明，不同地區(qū)、不同寄主植物上蚜蟲種群體內(nèi)次級(jí)菌的種類和侵染頻率等均存在差異，但其分布規(guī)律、侵染偏好、菌群相對(duì)豐度和遺傳機(jī)制等的研究仍需深入;同時(shí)，隨著氣候條件變化，紫外輻射增強(qiáng)，次級(jí)共生菌作為“調(diào)節(jié)者”對(duì)宿主麥長(zhǎng)管蚜在不同

2、紫外強(qiáng)度下生態(tài)適應(yīng)性的影響尚未見報(bào)道。本文運(yùn)用PCR檢測(cè)技術(shù)和16S rDNA宏基因組測(cè)序技術(shù)對(duì)麥長(zhǎng)管蚜共生微生物的多樣性進(jìn)行了檢測(cè);運(yùn)用室內(nèi)生測(cè)和分子生物學(xué)相結(jié)合的方法對(duì)分別含三種次級(jí)菌Hamiltonelladefensa（T型）、Regiella insecticola（U型）、Rickettsia spp.(Ric)的麥長(zhǎng)管蚜克隆系與相應(yīng)脫菌克隆系在不同紫外強(qiáng)度下的生活史數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集。主要研究結(jié)果如下:
　　1.對(duì)201

3、4、2015年采集自青海和陜西兩地22個(gè)點(diǎn)的麥長(zhǎng)管蚜樣本（共441頭蚜蟲）進(jìn)行檢測(cè)，共發(fā)現(xiàn)除初級(jí)菌外的6種次級(jí)共生菌，分別為T型、U型、Serratia symbiotica（R型）、Ric、X-type和Spiroplasma spp.螺原體。各地點(diǎn)樣本中，總帶菌率最高為88.9％、最低為11.1％，且六種共生菌在各地區(qū)的侵染比率也存在差異。將各地種群分為三組(即青海-2015、陜西-2015、陜西-2014)進(jìn)行分析，結(jié)果表明:T型

4、腸桿菌在三組之間的侵染率差異不顯著;U型腸桿菌在三個(gè)地區(qū)侵染率差異顯著，青海-2015分組顯著大于陜西-2014; Ric的侵染率青海-2015分組顯著小于陜西-2015;R型腸桿菌在青海-2015中不存在，其侵染率在陜西-2014與陜西-2015間差異不顯著;此外，陜西-2015中的多侵染比率顯著高于陜西-2014和青海-2015。
　　2.運(yùn)用16S rDNA宏基因組分析技術(shù)對(duì)中國西部、東部和中部關(guān)中平原地區(qū)的麥長(zhǎng)管蚜共生微生

5、物多樣性進(jìn)行檢測(cè)表明:在門水平，麥長(zhǎng)管蚜體內(nèi)變形菌門(Proteobacteria)微生物以平均相對(duì)豐度99.88％成為優(yōu)勢(shì)菌群;科水平，腸桿菌科(Enterobacteriaceae)以平均相對(duì)豐度90.72％成為優(yōu)勢(shì)菌群;屬水平，布赫納氏菌屬(Buchnera)作為麥長(zhǎng)管蚜的初級(jí)共生菌，在微生物組分中以平均相對(duì)豐度80.88％成為優(yōu)勢(shì)菌群。
　　對(duì)這三個(gè)地區(qū)多種寄主植物上麥長(zhǎng)管蚜體內(nèi)微生物的物種豐度信息進(jìn)行聚類分析表明:豐度排

6、名前35的屬中，立克次氏體Rickettsia sp.、T型共生腸桿菌H.defensa在西部地區(qū)大麥上(g1)的相對(duì)豐度最高;螺原體屬Spiroplasma在東部地區(qū)小麥上（g4）的相對(duì)豐度最高;U型共生腸桿菌R.insecticola、東方體屬Orientia在中部關(guān)中地區(qū)小麥上(g5)的相對(duì)豐度最高;劍菌屬Ensifer、布赫納氏菌屬Buchnera在中部關(guān)中地區(qū)雜草上(g6)的相對(duì)豐度最高。各樣品及各分組中麥長(zhǎng)管蚜體內(nèi)微生物組分

7、的多樣性及相對(duì)豐度均存在差異。環(huán)境相關(guān)分析表明，立克次氏體的豐度與年均低溫呈正相關(guān)，沙門氏菌屬Serratia的豐度與降水量呈負(fù)相關(guān)。
　　3.三種含菌克隆與相應(yīng)脫菌麥長(zhǎng)管蚜克隆在不同紫外強(qiáng)度下的生活史數(shù)據(jù)分析顯示:高紫外強(qiáng)度條件下含T型菌克隆的若蟲總發(fā)育歷期顯著大于脫菌克隆，其差異主要通過延長(zhǎng)含菌克隆4齡若蟲的發(fā)育歷期來體現(xiàn)，表明隨著紫外輻射增強(qiáng)含菌的蚜蟲克隆較脫菌克隆適合度降低;立克次氏體(Ric)在高紫外條件下含菌與脫菌克隆