小菜蛾中肠微生物多样性及其功能研究

小菜蛾中肠微生物多样性及其功能研究

作者:师大云端图书馆 时间:2015-09-20 分类:参考文献 喜欢:3031
师大云端图书馆

【摘要】小菜蛾Plutellaxylostella(L.)是世界范围内对十字花科蔬菜危害最严重的害虫之一。杀虫剂的大量不合理使用,使小菜蛾产生广泛的抗药性,给蔬菜生产造成严重影响。小菜蛾的抗药性及其专性取食十字花科蔬菜的特性成为目前研究小菜蛾的两个重要方向。昆虫肠道微生物在食物消化、生长发育、免疫以及抵御病原菌等方面都起着重要作用。近年来的研究表明昆虫肠道微生物还参与了食性以及杀虫剂的抗性。本文针对上述两个科学问题,分析了小菜蛾中肠细菌协助宿主参与食物消化、营养供给以及宿主植物解毒等机制;同时揭示了中肠细菌介导小菜蛾抗药性的效应和机理。主要研究结果如下:1、小菜蛾中肠微生物的多样性本文综合运用16SrRNAV6高变区测序、宏基因组测序以及传统微生物分离纯培养的方法分析小菜蛾中肠微生物的多样性。三种方法均表明小菜蛾三龄幼虫中肠细菌中变形菌门Proteobacteria是丰度最高的细菌种属,其次是厚壁菌门Firmicutes,这两个门的细菌占小菜蛾中肠细菌总量的97%以上。变形菌门中丰度最高的目是肠杆菌目Enterobacteriales,厚壁菌门主要由乳杆菌目Lactobacillales组成;肠杆菌目中的阴沟肠杆菌Enterobactercloacae和阿氏肠杆菌Enterobacterasburiae丰度最高,乳杆菌目中的肉杆菌Carnobacteriummaltaromaticum丰度最高,这三个种的细菌占小菜蛾中肠细菌总量的60%以上。幼虫、蛹和成虫中肠中的物种多样性比较分析表明三个不同发育阶段中肠微生物多样性在属以上的分类级别没有太大的变化,仅仅是在蛹和成虫中变形菌门的数量略微上升,相对的厚壁菌门的丰度下降。但是在种的分类水平上,相对于幼虫和蛹,成虫期Enterobacterasburiae的丰度有较大的升高,相应的Enterobactercloacae的丰度下降,由于幼虫专性取食十字花科植物,而成虫只以蜂蜜为食物,因此该菌属的改变很可能与其食物的转变有关,提示小菜蛾中肠细菌可能在食物的消化代谢和营养供给上起作用。抗性品系和敏感品系小菜蛾中肠细菌的差异比较分析发现,抗性品系小菜蛾中肠细菌厚壁菌门丰度升高,变形菌门丰度下降,农药胁迫下该趋势进一步增强,提示小菜蛾中肠细菌的组成和结构还可能与农药的抗性有关。2、小菜蛾中肠微生物与食性基于小菜蛾中肠微生物的宏基因组,结合功能验证试验,我们分析了小菜蛾中肠微生物参与食物消化、营养供给和对宿主植物代谢解毒的功能。研究发现小菜蛾中肠微生物能够编码纤维素降解酶、木聚糖酶和果胶酶,功能验证试验也表明小菜蛾中肠细菌能够有效降解纤维素、木聚糖和果胶,帮助宿主进行食物的消化。基于小菜蛾的基因组,我们发现小菜蛾自身并不能合成组氨酸histidine(His)和苏氨酸threonine(Thr),但是小菜蛾中肠微生物的宏基因组中具有合成组氨酸和苏氨酸的完整代谢途径,提示小菜蛾中肠微生物可能为宿主提供必需氨基酸,在宿主的营养上起到重要的作用。十字花科植物能够产生大量的次生代谢物,包括植物酚类。一些植物酚类如邻苯二酚通常对植物细胞具有毒性,影响昆虫对食物的消化吸收,且含有邻苯二酚内核的酚类在其被氧化或者有重金属和氧存在时能够诱导活性氧reactiveoxygenspecies(ROS)产生而损害机体,这些有毒酚类物质和ROS组成了植物对昆虫的防御系统。我们在小菜蛾中肠微生物宏基因组中发现了完整的有氧降解邻苯二酚的代谢途径,通过功能验证试验证实了小菜蛾中肠细菌具备降解苯酚的能力;同时研究发现小菜蛾中肠微生物编码了大量的能够帮助宿主将ROS还原成无毒性化合物的超氧化物歧化酶superoxidedismutases(SODs)、过氧化物酶peroxidase和过氧化氢酶catalase。研究结果提示小菜蛾的中肠微生物能够帮助宿主成为一个适应性更强、更加成熟稳定的植食性昆虫。3、小菜蛾中肠细菌介导的抗药性利用微生物分离培养和功能验证等方法,研究中肠细菌介导小菜蛾抗药性的效应;在此基础上,进一步研究小菜蛾中肠细菌对宿主抗性基因和免疫基因的表达调控,阐明中肠细菌介导小菜蛾抗药性的机理。利用分离纯化的厚壁菌门细菌肠球菌(Enterococus.sp)和变形菌门细菌肠杆菌(Enterobacter.sp)和沙门菌(Serratia.sp),以及抗生素分别饲喂小菜蛾,肠球菌显著提高了小菜蛾对毒死蜱的抗性,沙门菌显著降低了小菜蛾对毒死蜱的抗性,肠杆菌对小菜蛾毒死蜱抗性的影响不显著;热致死的细菌均不影响小菜蛾对毒死蜱的抗性;此外,抗生素清除肠道细菌后,小菜蛾的抗药性也显著增强。研究结果表明中肠细菌的组成和结构能够影响小菜蛾对农药的抗性。对中肠细菌介导小菜蛾抗性的机理研究中发现,中肠细菌直接参与农药的代谢降解并不是其介导农药抗性的主要机制,厚壁菌门的肠球菌和抗生素对小菜蛾中肠解毒酶基因的调控相似,均能够诱导小菜蛾中肠谷胱甘肽-硫-转移酶glutathioneS-transferase(GST)和羧酸酯酶carboxylesterase(COE)基因的高表达,提高小菜蛾对农药的抗性。在中肠细菌介导免疫调控与抗药性关联的研究中发现,能够提高小菜蛾抗药性的肠球菌Enterococcussp.以及三种化学物质(抗生素、维生素C和乙酰水杨酸)对小菜蛾抗菌肽的调控具有较为相近的模式;而对抗药性具有不同效应的中肠细菌,对小菜蛾抗菌肽的调控方式并不相同,提示中肠细菌介导的抗药性很可能还与其对宿主免疫的调控有关。本文首次解析了小菜蛾中肠微生物的多样性,利用小菜蛾中肠微生物宏基因组分析了小菜蛾中肠细菌参与食物消化、营养供给和代谢解毒的功能。本研究结合前期对小菜蛾基因组的研究能够提供更宽广的视野去探视小菜蛾专性取食十字花科植物的机制。此外,本文还明确了中肠细菌能够影响小菜蛾的抗药性,并分析了中肠细菌介导小菜蛾抗药性的机理,对进一步研究和揭示小菜蛾的抗药性机制,提高监测预警和持续控制的水平具有重要意义,同时也为研究其它昆虫与肠道细菌之间的相互关系提供思路和理论基础。
【作者】夏晓峰;
【导师】尤民生;
【作者基本信息】福建农林大学,微生物学,2014,博士
【关键词】小菜蛾;共生微生物;宏基因组;食性;抗药性;免疫;

【参考文献】
[1]江永亨,周威,金以慧.变直径次梯度投影函数优化方法[J].控制与决策,2004,03:303-306.
[2]毛鹏轩.下一代网络拥塞控制关键算法的研究[D].北京交通大学,2013.
[3]康朝阳,唐军,李利民,闫文盛,徐彭寿,韦世强.SiO_2/Si衬底上石墨烯的制备与结构表征[J].物理学报,2012,03:435-441.
[4]王东群.校园信息平台移动服务网站研究与设计[D].电子科技大学,软件工程(专业学位),2012,硕士.
[5]余翔.基于塑料光纤传输链路物理层的研究[D].北京邮电大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[6]樊艳丽.钙离子对活性污泥系统脱氮效果及污泥特性的影响研究[D].兰州理工大学,环境工程,2014,硕士.
[7]张淼.分段进水泥膜工艺处理低碳氮比生活污水[D].扬州大学,市政工程,2012,硕士.
[8]李华,胡协和,褚健.一种针对传感器故障的容错控制方法[J].控制与决策,1998,06:66-70.
[9]李发荣.低压系统触电漏电保护措施及保护电器的选用[J].安全.2001(05)
[10]白振忠.小组工作介入失依儿童不良行为矫治的实施策略[D].郑州大学,社会工作,2013,硕士.
[11]杨明康.肝素前体多糖的分离纯化研究[D].浙江工业大学,2013.
[12]梁融.高炉煤气余热锅炉内的传热计算及分析[D].江苏科技大学,轮机工程,2014,硕士.
[13]池娥.高中生物教学中学生探究性学习能力的培养[D].内蒙古师范大学,2005.
[14]黎锐烽,曾祥君,李泽文,王阳.IEEE1588同步时钟网络时延误差的分析及修正[J].电力系统自动化,2012,12:82-87.
[15]马志明.三自由度重型摇摆台控制系统设计[D].哈尔滨工业大学,控制工程,2014,硕士.
[16]丁书江,张东阳.金属氧化物纳米片复合材料制备及其锂离子存储性能[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:1.
[17]田国会,张庆宾,丁娜娜.基于WT-UKF的PDR/GPS组合定位算法[J].控制与决策,2015,01:86-90.
[18]陶为华.ZrO_2-8 mol%RE_2O_3(RE=Y,Dy)纳米晶的碱性水热法合成及其烧结体的电性能研究[D].苏州大学,无机化学,2003,硕士.
[19]徐立鸿,冯纯伯.加权多步预报控制——鲁棒性的频域分析[J].自动化学报,1993,06:724-727.
[20]谢旭阳,任爱珠,刘铁民,张兴凯.基于GIS的地震次生火灾蔓延范围模拟[J].中国安全科学学报.2005(05)
[21]刘倩倩.黄芪对荷瘤小鼠化疗后免疫功能的影响[D].郑州大学,护理学,2013,硕士.
[22]周蔚.危险驾驶行为入罪“后时代”的思考[D].南京大学,法律(专业学位),2012,硕士.
[23]肖成俊.城市少数民族流动人口管理问题研究[D].吉林大学,行政管理,2013,硕士.
[24]陈丽娜.WLAN位置指纹室内定位关键技术研究[D].华东师范大学,通信与信息系统,2014,博士.
[25]李博,杨丹,张小洪,马丽涛.基于LMI技术的两个神经元的时滞混沌神经网络的耦合延迟同步研究(英文)[J].自动化学报,2007,11:1196-1199.
[26]彭志飞.新时期我国农民价值观变迁研究[D].华东交通大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[27]谢朋辉.胡杨/灰杨一个尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因克隆及功能研究[D].兰州大学,生态学,2013,硕士.
[28]吴琨鹏.高层建筑上部结构、桩基础与地基土相互作用的地震响应分析[D].内蒙古工业大学,结构工程,2013,硕士.
[29]夏建伟,徐胜元,邹云,晏谢飞.连续随机时滞系统L_2-L_∞滤波设计[J].控制与决策,2008,05:597-600.
[30]王伟露.不同类型水稻品种氮素利用效率评价研究[D].华中农业大学,作物栽培学与耕作学,2014,硕士.
[31]杜辉.基于现场总线技术的温室节点开发及控制策略研究[D].浙江工业大学,机械电子工程,2004,硕士.
[32]徐圣龙.当代中国政治权威变迁的历时性分析[D].华东师范大学,政治学理论,2013,硕士.
[33]胡健.雷达信号处理系统的研究[D].长春工业大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[34]李文选.基于Pro/E的6速DSG变速器CAD软件开发[D].河北工程大学,机械设计及理论,2012,硕士.
[35]王玲.铁炭微电解/Fenton/絮凝工艺预处理高浓度难降解有机废水的研究[D].浙江工业大学,2010.
[36]贾旭聪.公司财务报表重述与财务报告内部控制的研究[D].首都经济贸易大学,工商管理(专业学位),2014,硕士.
[37]杨恺.探究室内设计中的新中式风格[D].苏州大学,艺术设计(专业学位),2014,硕士.
[38]陈丹阳.上睑提肌缩短联合部分睑板切除矫正中、重度上睑下垂[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[39]陈晨.论商标使用许可合同下当事人之间的利益平衡[D].苏州大学,民商法学,2014,硕士.
[40]杨艳.PARSTER改性聚酯纤维的性能及染整工艺研究[D].上海工程技术大学,服装设计与工程,2013,硕士.
[41]刘恒.航班运行监控信息系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程(专业学位),2012,硕士.
[42]李一帆.建设工程合同中发包人法律风险研究[D].大连海事大学,法律,2014,硕士.
[43]刘志强.因果关系,贝叶斯网络与认知图(英文)[J].自动化学报,2001,04:552-566.
[44]吕学朋.中小企业政策支持体系研究[D].华中农业大学,农业经济管理,2001,硕士.
[45]范高杰.论刑事审前程序中的刑事辩护[D].中国政法大学,法律,2004,硕士.
[46]谈金辉.电化学在线富集火焰原子吸收光谱法联用的研究[D].浙江工业大学,应用化学,2004,硕士.
[47]金子暄.跨国互动中朝鲜族身份认同的变化[D].南京大学,人类学,2013,硕士.
[48]泮海苹.善治理论视角下社会组织的发展及其困境研究[D].浙江工商大学,行政管理,2014,硕士.
[49]耿彦彦.传播学视角下的环境新闻报道研究[D].山东师范大学,新闻与传播(专业学位),2013,硕士.
[50]杜艳丹.农民合作组织汇聚返乡青年的原因探究[D].中国社会科学院研究生院,社会政策(专业学位),2014,硕士.

相关推荐
更多