粘质沙雷氏菌PS-1菌株对甜菜夜蛾幼虫杀虫机理的初步研究

摘要

甜菜夜蛾Spodoptera exigua Hübner，属于鳞翅目、夜蛾科、灰翅夜蛾属，是一种世界性分布的多食性农业害虫，主要为害蔬菜。该虫抗药性强，目前已经发现对多种杀虫剂（如有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类、昆虫生长调节剂类等）和Bt制剂产生了抗性。因此，找到一种新型生物药剂防治甜菜夜蛾成为迫切需要。
　　粘质沙雷氏菌Serratia marcescens PS-1菌株（以下简称PS-1菌株）是从罹病黄曲条跳甲幼虫体内分离获得的一种新的病原菌，它对甜菜夜蛾幼虫的生长发育和存活有显著的抑制作用，且菌体培养物的上清液对甜菜夜蛾也有很强的杀虫活性。为了明确PS-1菌株的杀虫机理，本文进行了PS-1菌株的生理生化试验，观察了甜菜夜蛾幼虫感染PS-1后的病症，并采用组织切片和透射电镜的方法研究了甜菜夜蛾幼虫感染后的中肠组织病理变化，分离培养了甜菜夜蛾幼虫肠道共生细菌，并测定了PS-1菌株对甜菜夜蛾肠道共生细菌的影响以及消化酶活性的影响，旨在进一步阐明PS-1菌株的杀虫机理，为甜菜夜蛾的生物防治提供新方法，为PS-1菌株的研发和田间应用提供依据。现将主要结果摘要如下：
　　1. PS-1菌株的生理生化特性
　　PS-1菌株在恒温28℃，转速为160r/min，LB液体培养基中生长较为迅速，约4h后进入对数生长期，20~32h为稳定期并达到生长最大值，32h之后菌体进入衰亡期。生理生化试验表明：PS-1为革兰氏阴性菌，能够利用葡萄糖、甘露醇，肌醇，不能利用山梨糖醇、鼠李糖和阿拉伯糖，且利用效果为甘露醇>葡萄糖>肌醇。PS-1菌株不产生溶血，M.R.试验为阴性，H2O2试验产气，解脂活性试验表现阳性，吲哚试验呈阳性，抗生素药敏试验表明PS-1菌株对氯霉素、壮观霉素和四环素敏感，抑菌圈直径由大到小顺序为壮观霉素>氯霉素>四环素，PS-1菌株对氨苄青霉素不敏感。
　　2. PS-1菌株破坏甜菜夜蛾幼虫肠道细胞和细胞器结构
　　运用切片技术和显微技术观察了PS-1菌株对甜菜夜蛾幼虫中肠肠道细胞结构的影响。结果表明：PS-1菌株能够破坏甜菜夜蛾幼虫中肠肠壁细胞，使肠壁细胞变形甚至脱落到肠腔，且随着处理时间的延长，破坏作用增强。用透射电镜法观察了PS-1作用后对甜菜夜蛾幼虫肠道细胞器的影响。结果表明：被感染虫体细胞微绒毛排列无规则，有的甚至脱落，线粒体和核仁发生病变，部分细胞器消失，细胞内出现空洞。
　　3. PS-1菌株影响甜菜夜蛾肠道内共生细菌的组成
　　用含 PS-1菌悬液（2.0×108cfu/g）的含菌饲料饲喂甜菜夜蛾幼虫后，对其体内的肠道可培养共生细菌进行了分离培养，鉴定出3种共生细菌，它们分别是克雷伯氏菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌；通过高通量测序的方法鉴定了甜菜夜蛾肠道共生细菌的种类及其组成，共聚类314个OTU，总共注释到7个门、11个纲、38个目、50个科、71个属，其中，优势菌群主要有厚壁菌门及变形菌门的细菌，分别占90.05％和9.65%；在属分类级别上，普罗维登斯菌属是优势属，占30.85%。丰度高的前15种共生细菌依次为普罗维登斯菌属、不动杆菌属、埃希氏杆菌属、铜绿假单胞菌、寡养单胞菌属、鞘氨醇单胞菌、葡萄球菌属、乳杆菌属、奈瑟氏菌属、肠球菌属、棒状杆菌属、沃尔巴克氏体属、伟荣氏球菌属、支原体属和链球菌属。与对照组相比，PS-1菌悬液处理后的甜菜夜蛾幼虫中肠共生细菌丰度发生了很大变化，普罗维登斯菌属明显增多，寡养单胞菌属明显减少，不动杆菌属增多。分析结果表明，PS-1菌株显著地影响了甜菜夜蛾幼虫肠道共生细菌的组成。
　　4. PS-1菌株对甜菜夜蛾肠道内消化酶活性的抑制作用
　　结合代谢酶学方法测定了PS-1菌株对甜菜夜蛾幼虫中肠淀粉酶和蛋白质酶活性的影响。结果表明：PS-1菌株对甜菜夜蛾中肠淀粉酶活性有明显的抑制作用，但不同浓度处理之间差异不显著。PS-1菌株对蛋白酶活性也表现出抑制作用，并随着处理浓度的增加抑制作用明显增强。其中，用含2.0×108cfu/g浓度PS-1菌株的处理组对甜菜夜蛾幼虫中肠蛋白质酶活性的抑制作用最强，抑制率达44.42%。

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1 前言

1.1 粘质沙雷氏菌在害虫防治和生产上的应用

1.2 甜菜夜蛾的发生为害及防治现状

1.3 粘质沙雷氏菌杀虫机理的研究概况

1.4 粘质沙雷氏菌PS-1菌株的研究进展

1.5 研究的目的和意义

2 材料和方法

2.1 材料

2.2 主要实验仪器

2.3 试验方法

3 结果与分析

3.1 PS-1菌株的生理生化试验结果

3.2 甜菜夜蛾幼虫取食PS-1菌株后的病理变化

3.3 甜菜夜蛾肠道共生细菌的分离鉴定结果

3.4 甜菜夜蛾肠道酶活性的测定结果

4 结论与讨论

4.1 结论

4.2 讨论

4.3 有待进一步解决的问题

致谢

参考文献

附录 硕士期间参加会议和发表论文情况