三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌多样性研究

摘要

随着玉米种植面积的扩大，种植方式的改变，不同玉米新品种的出现，使玉米害虫的种类增多，优势种群数量发生变化，危害程度加重。近年来棉铃虫Helicoverpa armigera Hübner、桃蛀螟Conogethes punctiferalisGuenée和玉米螟Ostrinia furnacalisGuenée在玉米田混合发生的现象越来越普遍，特别是在玉米生长后期，玉米雌穗上往往可以看到3种玉米穗虫同时为害，对玉米产量和质量造成了严重的影响。 本文利用传统微生物分离培养法与高通量测序技术相结合，对3种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌多样性及群落组成进行研究，进一步探讨肠道细菌的功能，为防治玉米穗虫提供理论基础。主要结果如下： 1、三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌分离培养 从棉铃虫、桃蛀螟和玉米螟幼虫肠道内总共分离、培养并鉴定出8个、11个细菌和6个细菌。玉米内生菌总共分离出17个细菌。3种玉米穗虫肠道与玉米内生菌可培养细菌中有5个共有菌株，归属于3个菌属，分别是沙雷氏菌属Serratia、克雷伯氏菌属Klebsiella和肠球菌属Enterococcus，且这3种菌属在肠道可培养细菌中占优势地位。3种玉米穗虫幼虫肠道可培养细菌在门水平存在差异，其中棉铃虫幼虫肠道中，变形菌门和厚壁菌门所占比例分别为为75%和25%。在桃蛀螟幼虫肠道中，变形菌门和厚壁菌门所占比例分别为39.1%和56.5%，而拟杆菌门所占比例为4.3%。在玉米螟幼虫肠道中，变形菌门和厚壁菌门所占比例分别为70.6%和29.4%。在玉米内生菌可培养细菌中，变形菌门所占比例为61.3%，厚壁菌门所占比例为34.5%，拟杆菌门所占比例为3.8%。 2、三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌多样性 3种玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌总共检测到到132个OTU，归类为6个门87个属，主要为变形菌门、厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门。其中棉铃虫、玉米螟和桃蛀螟幼虫肠道内共有64、64和69个菌属。3种幼虫肠道有44个共有菌属，棉铃虫幼虫与桃蛀螟幼虫有7个共有菌属，分别是Ezakiella、Roseomonas、Finegoldia、Peptoniphilus、Bacillus、Brevibacterium和Kocuria等。棉铃虫幼虫与玉米螟幼虫有4个共有菌属，分别是Haemophilus、Rikenella、unclassified_p_Proteobacteria、Qingshengfania。桃蛀螟幼虫和玉米螟幼虫有13个共有菌属，分别是Devosia、Delftia、Bosea、Pseudochrobactrum、Prevotellaceae_UCG-001、Novosphingobium、norank_p_Saccharibacteria、Brevundimonas、Alloprevotella、Salana、Verticia等。棉铃虫幼虫特有菌属有9个，分别为Sphingobium、Anaerotruncus、Bradyrhizobium、Ruminococcaceae_UCG-005、Leuconostoc 等。桃蛀螟幼虫肠道特有菌属有5个，分别是Gordonia、Desulfovibrio、Caldicoprobacter等。玉米螟幼虫肠道特有菌属分别有3个，分别是Perlucidibaca、Flavisolibacter和Alistipes。 3种玉米穗虫幼虫肠道菌群在门的分类水平上比较一致，都是厚壁菌门和变形菌门为主要菌群。棉铃虫幼虫肠道样品中丰度最高的是厚壁菌门（57.35%），其次是变形菌门（41.90%）。桃蛀螟幼虫肠道样品中丰度最高的是厚壁菌门（57.23%），其次是变形菌门（42.25%）和拟杆菌门（2.70%）。玉米螟幼虫肠道样品中丰度最高的是厚壁菌门（74.43%），其次是变形菌门（24.49%）。棉铃虫幼虫肠道中的优势菌属是肠球菌属Enterococcus（69.27%）、沙雷氏菌属Serratia（22.77%）和克雷伯氏菌属Klebsiella（6.70%）。桃蛀螟幼虫肠道中的优势菌属依次是肠球菌 Enterococcus（70.91%）和克雷伯氏菌属Klebsiella （15.85%） ，以及沙雷氏菌属 Serratia （4.40%）和布鲁氏菌科未知属unclassified_f_Brucellaceae（3.09%）。玉米螟幼虫肠道中的优势菌属依次是肠球菌属Enterococcus （73.10%）、克雷伯氏菌属 Klebsiella （11.64%）、布鲁氏菌科未知属unclassified_f_Brucellaceae（5.64%）和沙雷氏菌属Serratia（4.48%）。肠球菌属、沙雷氏菌属、克雷伯氏菌属是肠道细菌组成中的优势菌群，其中肠球菌属占绝对优势地位。 3、三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌的功能 根据比对到KEGG数据库的信息，丰度较高的代谢通路有：转运蛋白、ABC转运体、嘌呤代谢、嘧啶代谢、氧化磷酸化、细菌分泌系统、糖酵解、氨基糖和核苷酸糖代谢、果糖和甘露糖代谢和丙酮酸盐代谢等。在代谢通路中，肠道菌群在丰度top20的代谢通路上丰度要远大于玉米内生菌群。

目录

声明

符 号 说 明

1 前言

1.1玉米害虫研究进展

1.1.1 玉米生产概况

1.1.2 玉米虫害发生及防治现状

1.2 昆虫肠道微生物的研究进展

1.2.1 昆虫肠道微生物多样性

1.2.2昆虫肠道微生物多样性的影响因素

1.2.2 昆虫肠道微生物的功能

1.3 细菌多样性的研究方法

1.3.1 传统培养法

1.3.2分子生物学技术

1.3.3高通量测序技术

1.4 研究目的与意义

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验昆虫

2.1.2 培养基

2.1.3主要药剂与仪器

2.2 试验方法

2.2.1 样品准备

2.2.2 细菌的分离与鉴定

2.2.3 肠道细菌与玉米内生菌多样性

3 结果与分析

3.1三种玉米穗虫幼虫肠道细菌与玉米内生菌的分离培养

3.2 三种玉米穗虫幼虫肠道细菌与玉米内生菌多样性分析

3.2.1 三种玉米穗虫幼虫肠道细菌与玉米内生菌高通量测序结果

3.2.2 三种玉米穗虫幼虫肠道细菌群落组成

3.2.3 三种玉米穗虫幼虫肠道菌群与玉米内生菌比较分析

3.2.4 三种玉米穗虫幼虫肠道菌群物种相关性

3.2.5肠道细菌16S功能预测

4 讨论

4.1 三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌及玉米内生菌多样性

4.2 三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌的相关性

4.3 三种鳞翅目玉米穗虫幼虫肠道细菌的功能

5 结论

创新点

参考文献

致谢