日本龟蜡蚧内共生菌多样性分析

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日本龟蜡蚧(Ceroplastes japonicus Green)属半翅目(Hemiptera)、蚧科(Coccidae)、蜡蚧属(Ceroplastes Gray 1828),寄生在多种植物上,危害甚广。日本龟蜡蚧吸取植物韧皮部的汁液,其营养成分单一,不足以满足日本龟蜡蚧生长发育所需,但是其内共生菌能够补充这些缺乏的营养物质。本研究旨在探讨日本龟蜡蚧内共生菌群落多样性以及对寄主营养代谢的作用,为以内共生菌为靶标的生物防治技术提供理论基础。  本研究采取高通量测序技术对内共生菌16S rDNA的可变区进行测序,分析其多样性。寄主为柿树和枣树的若虫作为不同寄主日本龟蜡蚧内共生菌多样性的研究材料,不同龄期日本龟蜡蚧内共生菌多样性研究对象采用寄主为柿树的若虫和成虫。并通过抗生素处理,检测日本龟蜡蚧血淋巴中营养物质的变化,来分析内共生菌对寄主营养代谢的影响。研究结果如下:  1. 不同寄主日本龟蜡蚧内共生菌多样性:  寄主为柿树和枣树上日本龟蜡蚧若虫优势菌门分别为拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)以及Bacteroidetes和厚壁菌门(Firmicutes)。抗生素处理后,寄主为枣树的若虫拟杆菌门丰度从41.2%下降至29.6%,寄主为柿树的若虫β-变形菌纲从17.5%下降至12.16%。16S功能预测表明,变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门可能参与到宿主的耐药性,拟杆菌科可能参与枣树若虫的辅因子代谢途径, Candidatus Uzinura可能与寄主为枣树若虫能量代谢有关,Chlamydiales也可能参与特定的生物学过程。Alpha多样性分析得出寄主为枣树的若虫比寄主为柿树的物种多样性高,在用抗生素处理后其物种丰度减少。由Beta多样性分析得出抗生素处理对枣树上若虫的影响大于柿树的。  2. 不同龄期日本龟蜡蚧内共生菌多样性:  成虫期日本龟蜡蚧优势菌门与若虫期一致,依旧为厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门三类。抗生素处理后成虫期β-变形菌纲丰度由23.88%下降至6.93%,伯克氏菌目丰度由22.35%下降至3.62%。16S功能预测表明,根瘤菌目可能参与寄主的固氮作用,芽孢杆菌纲可能有降解纤维素的功能,立克次氏体可能会提高寄主的耐热能力,蛭弧菌属可能有杀菌作用。抗生素的处理对成虫影响效果大于若虫。  3. 内共生菌群落变化对寄主营养代谢的影响:  抗生素处理后,日本龟蜡蚧血淋巴中葡萄糖和白蛋白浓度显著下降,甘油三酯浓度升高。  本实验得到了不同寄主、不同龄期以及经抗生素处理后日本龟蜡蚧内共生菌的优势菌群、丰度差异、细菌功能预测等结果,验证了内共生菌影响着日本龟蜡蚧的营养代谢,确立了不同寄主日本龟蜡蚧最佳防治龄期。
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