城镇化对昆虫共栖微生物多样性影响的研究

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目前,城镇化已成为当今世界重要的社会现象之一。由于人口频繁由乡村向城市聚集、城市空间过度开发以及环境污染等各种城镇化问题,生物多样性受到越来越多的不利影响。昆虫是自然界中分布最广、数量最多的动物,具有访花传粉、资源供给、生物控制等重要的生态服务功能。昆虫是城市生态系统的重要组成部分,深受人类活动的影响。膜翅目昆虫是重要的生物授粉和生物控制资源,能够极大地节约劳动力,促进农业发展,对脆弱生态环境的恢复也具有重大作用。昆虫共栖微生物可在为宿主提供营养、增加昆虫适应性、保护昆虫免受病原体侵害等方面发挥重要作用。探究城镇化对昆虫体表及肠道微生物的影响,将为理解城市昆虫多样性的维持机制提供微生物学数据依据,对城镇化过程中生物多样性的保护有基础性意义。本研究在济南市城镇化梯度生境中,利用马氏网采集昆虫,分离所有昆虫的体表微生物,解剖膜翅目昆虫肠道获得肠道微生物样品,利用高通量测序技术获得微生物16S r DNA序列,经序列处理比对获得物种信息,利用α多样性分析、群落组成分析、样本组间差异分析、β-多样性分析等对昆虫体表微生物和膜翅目昆虫肠道微生物群落进行分析。我们发现,与乡村生境相比,城市生境及森林生境的昆虫体表微生物多样性较低,三种生境中膜翅目昆虫肠道微生物多样性没有明显的差别。进一步的分析发现,门水平上三种生境的昆虫体表微生物Proteobacteria(变形菌门)、Actinobacteria(放线菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌)三种菌门与城市生境相比,乡村生境与森林生境具有明显的差异(P>0.001)。肠道微生物具有一定的变化但是均没有统计学差异。在属水平上昆虫体表微生物Cyanobacteria(蓝藻菌)、Pantoea(泛菌属)、Enterobacter(肠杆菌属)、Undibacterium、Acinetobacter(不动杆菌属)、Enterococcus(肠球菌属)在三种不同生境中均存在显著性差异;膜翅目昆虫肠道微生物在三种生境中各个菌属有一定的变化但是均没有统计学差异。分别对昆虫体表微生物及膜翅目昆虫肠道微生物在三种不同生境的共有微生物进行分析,发现共有微生物的占比较大,城市-乡村、乡村-森林之间共有微生物的种类较少。综上所述,本篇论文通过高通量测序技术对不同生境下的昆虫体表微生物以及膜翅目昆虫肠道微生物进行了研究,得到不同生境下昆虫的体表微生物以及膜翅目昆虫肠道微生物群落的变化规律,并且初步推测昆虫体表微生物的多样性及膜翅目昆虫肠道微生物多样性与城镇化程度存在一定的相关性,这为指导城镇化过程中生物多样性的保护工作提供了一定的实验基础。
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