高温与抗生素对三种产雌孤雌生殖赤眼蜂的影响

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赤眼蜂(Trichogramma Westwood)隶属于膜翅目赤眼蜂科,是鳞翅目(Lepidoptera)害虫的卵寄生性天敌。赤眼蜂营两性生殖为主,但由胞内生细菌-沃尔巴克氏体(Wolbachia)诱导产生产雌孤雌生殖行为。产雌孤雌生殖赤眼蜂由于其具备高繁殖力低饲养成本而引起了研究者的关注。本论文挑选感染wTpre菌株的短管赤眼蜂(T.pretiosum),感染w Ccep菌株的卷蛾赤眼蜂(T.cacoeciae)和食胚赤眼蜂(T.embryophagum)共三种感染Wolbachia的孤雌产雌赤眼蜂,在实验室内进行连续多个世代30℃高温或10 mg/m L盐酸四环素抗生素处理,以研究高温及抗生素对这三种赤眼蜂的生殖行为与差异影响。然后利用16S rDNA高通量测序方法研究了感染w Tpre菌株的短管赤眼蜂在高温和抗生素处理多代后,其内共生菌多样性的变化。主要研究结果如下:1、经过连续11代的30℃高温处理,三种赤眼蜂的产卵量随着世代的增长表现出先下降再上升然后再下降的动态。短管赤眼蜂和食胚赤眼蜂的羽化率表现为随着世代的增长而下降,而卷蛾赤眼蜂的羽化率表现为先下降再增长然后再下降的趋势。短管雄性化的规律不一样,赤眼蜂的雄性率随着世代的增加而逐渐增加,到第9代雄性率达到最大值18.58%。而相反,卷蛾赤眼蜂和食胚赤眼蜂的雄性率则表现为随着世代的增长而下降。三种赤眼蜂在高温条件下共出现了多达16种类型的雌雄相嵌体。雌雄相嵌体的比率在各世代中不呈现规律性。利用赤眼蜂Wolbachia特异Tw16s1检测每代短管赤眼蜂的Wolbachia感染结果表明:高温没有清除短管赤眼蜂体内的Wolbachia。而感染w Ccep菌株的卷蛾赤眼蜂和食胚赤眼蜂则在某些世代不被检测到Wolbachia。2、浓度为10mg/m L盐酸四环素对以上三种孤雌产雌赤眼蜂进行了连续多代处理。结果表明,短管赤眼蜂的产卵量表现为先下降再上升然后再下降的动态。它们的羽化率都表现为随着世代的增长而下降的趋势。短管赤眼蜂后代的雄性率表现随处理世代增长逐渐增长的趋势,在第6代达到最高31.48%的雄性率。而卷蛾赤眼蜂和食胚赤眼蜂雄性率随着世代的增长不表现出规律性,同时其后代的雄性率最高仅分别为5.55%和1.85%。同时,短管赤眼蜂和卷蛾赤眼蜂后代的都出现了以具有雄性外生殖器特征的雌雄相嵌体,短管赤眼蜂产生了7种不同的雌雄相嵌体,卷蛾赤眼蜂产生3种不同形态的雌雄相嵌体,食胚赤眼蜂并未获得雌雄相嵌体。盐酸四环素不能清除短管赤眼蜂和卷蛾赤眼蜂体内的Wolbachia,食胚赤眼蜂在某些世代不被检测到Wolbachia。3、基于16S rDNA高通量测序技术,对感染w Tpre的短管赤眼蜂在30℃高温与10mg/m L盐酸四环素处理后内共生菌多样性的变化进行分析。三组样品中,共获得161个分类单元(Operational Taxonomic Unit,OTU),其中高相似度的OTU有27个。高温或抗生素处理可以减少但不能完全清除短管赤眼蜂体内Wolbachia。对照组、高温处理组及抗生素处理组种群含量Wolbachia分别是:99.01%,96.43%和20.11%。从多样性指数(OTU,Chao,Ace和Shannon)来看,高温处理组及抗生素处理组增加短管赤眼蜂的共生菌的多样性。可能是由于高温和抗生素抑制了优势菌Wolbachia的生长,从而促进了其它共生菌类的含量增加。但未发现目前已知的,除Wolbachia以外其它可调控寄主生殖模式的内共生菌。对产雌孤雌生殖的短管赤眼蜂、卷蛾赤眼蜂和食胚赤眼蜂三个实验种群进行内共生菌多样性分析,短管、卷蛾和食胚包含的OUT数目分别为57、68和113,三种赤眼蜂中高相似度的OTU有17个,短管、卷蛾和食胚特有的OUT数目分别为17、35和71。食胚赤眼蜂微生物种类较其他两种蜂更为丰富。在短管赤眼蜂检测到高丰度的沃尔巴克氏体属(Wolbachia),而在食胚赤眼蜂与卷蛾赤眼蜂两个样本中都未检测到Wolbachia,这也进一步推断出卷蛾和食胚赤眼蜂分子检测到的Wolbachia是寄主米蛾卵Wolbachia。本论文所获得的实验结果为环境因子对感染不同Wolbachia菌株的产雌孤雌生殖赤眼蜂实验室种群的生殖方式影响提供了基础数据,为利用Wolbachia繁育高繁殖力、寄生力和适应力孤雌产雌赤眼蜂品种,又降低饲养成本(只有雌蜂没有雄蜂,降低饲养成本)的Wolbachia工程赤眼蜂提供可靠的依据。
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