麥長管蚜共生微生物的多樣性及紫外輻射下三種次級菌對宿主適合度的影響.pdf

1、麥長管蚜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。在長期的協(xié)同進(jìn)化過程中，麥長管蚜與其體內(nèi)的初級菌和次級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、菌群相對豐度和遺傳機(jī)制等的研究仍需深入;同時，隨著氣候條件變化，紫外輻射增強(qiáng)，次級共生菌作為“調(diào)節(jié)者”對宿主麥長管蚜在不同

2、紫外強(qiáng)度下生態(tài)適應(yīng)性的影響尚未見報道。本文運(yùn)用PCR檢測技術(shù)和16S rDNA宏基因組測序技術(shù)對麥長管蚜共生微生物的多樣性進(jìn)行了檢測;運(yùn)用室內(nèi)生測和分子生物學(xué)相結(jié)合的方法對分別含三種次級菌Hamiltonelladefensa（T型）、Regiella insecticola（U型）、Rickettsia spp.(Ric)的麥長管蚜克隆系與相應(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201

3、4、2015年采集自青海和陜西兩地22個點的麥長管蚜樣本（共441頭蚜蟲）進(jìn)行檢測，共發(fā)現(xiàn)除初級菌外的6種次級共生菌，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)對中國西部、東部和中部關(guān)中平原地區(qū)的麥長管蚜共生微生

5、物多樣性進(jìn)行檢測表明:在門水平，麥長管蚜體內(nèi)變形菌門(Proteobacteria)微生物以平均相對豐度99.88％成為優(yōu)勢菌群;科水平，腸桿菌科(Enterobacteriaceae)以平均相對豐度90.72％成為優(yōu)勢菌群;屬水平，布赫納氏菌屬(Buchnera)作為麥長管蚜的初級共生菌，在微生物組分中以平均相對豐度80.88％成為優(yōu)勢菌群。
　　對這三個地區(qū)多種寄主植物上麥長管蚜體內(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)的相對豐度最高;螺原體屬Spiroplasma在東部地區(qū)小麥上（g4）的相對豐度最高;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)的相對豐度最高。各樣品及各分組中麥長管蚜體內(nèi)微生物組分

7、的多樣性及相對豐度均存在差異。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