2018年第58卷第6期文章目次

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  • 1  封面
    2018, 58(6):0-0.
    [摘要](416) [HTML](13) [PDF 26.94 M](266)
    摘要:
    2  目录
    2018, 58(6):0-0.
    [摘要](411) [HTML](18) [PDF 1.19 M](407)
    摘要:
    3  昆虫微生物组:昆虫健康和适应的守护者
    杨红 黄勇平
    2018, 58(6):961-962. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20186000
    [摘要](714) [HTML](14) [PDF 271.40 K](971)
    摘要:
    4  昆虫肠道的宏基因组学:微生物大数据的新疆界
    曹乐 宁康
    2018, 58(6):964-984. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170353
    [摘要](724) [HTML](13) [PDF 745.58 K](1123)
    摘要:
    微生物作为自然界中普遍存在的生命体,通常以“微生物群落”的形式共存。这些物种相互协作适应环境变化的同时,也对环境产生了长期而深刻的影响。随着人类对于微生物了解的深入,微生物群落基础研究及其在健康和环境等领域的应用研究日益重要。昆虫肠道内存在种类繁多、数量庞大的微生物,一方面,这些肠道微生物种群结构的多样性与昆虫种类、龄期、消化道形式、食物的来源、环境等都息息相关。另一方面,这些菌群也对宿主的一些生理活动有着一定的影响。随着高通量测序技术、组学技术的发展,昆虫肠道宏基因组大数据挖掘和应用已经成为研究热点,极大地推动人类微生物资源利用的能力。本文概述了昆虫肠道微生物宏基因组学的发展现状和发展趋势,特别是肠道宏基因组学大数据的挖掘工具和应用,以及现阶段昆虫肠道宏基因组学的研究进展、应用、优势和瓶颈,并对今后昆虫肠道微生物组大数据研究方向进行展望。
    5  昆虫肠道微生物分离培养策略及研究进展
    梅承 范硕 杨红
    2018, 58(6):985-994. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180134
    [摘要](936) [HTML](52) [PDF 2.07 M](1778)
    摘要:
    昆虫肠道作为一种特殊生境,生存着多种多样的共生微生物,并且肠道内的很多微生物与自然界其他生境的微生物种类显著不同。基于对纯培养微生物的研究,科学家们发现,肠道微生物与昆虫营养、生长发育及免疫等功能密切相关。因此,分离培养是发现微生物新种类、新基因和新功能的基础。然而,自然界可培养的微生物大约只占总数的1%。为了能够对更多的微生物进行分离和培养,近二十年来,微生物学家们发展了诸多新的培养技术和策略并利用它们从昆虫肠道分离出了很多新的难培养微生物。这些新的微生物种类极大地丰富了我们对肠道共生微生物生理作用与功能的认识。以此为基础,本文综述了昆虫肠道微生物分离培养的策略及研究进展,并对未来该领域的发展进行了展望。
    6  黄翅大白蚁后肠优势菌大白蚁营发酵菌的全基因组序列分析
    孙新新 未建华 李净净 倪金凤
    2018, 58(6):995-1003. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170340
    [摘要](861) [HTML](19) [PDF 1.22 M](638)
    摘要:
    [目的]营发酵单胞菌属Dysgonomonas是黄翅大白蚁后肠的第二优势微生物。前期研究中,我们从黄翅大白蚁后肠分离出一种命名为大白蚁营发酵菌的新菌。为深入了解大白蚁营发酵菌在宿主白蚁体内发挥的作用和功能,有必要解析大白蚁营发酵菌的基因组序列信息。[方法]使用Illumina Miseq测序平台获取该菌的全基因组序列,将其全基因组序列经过注释的基因蛋白质序列提交COG和KEGG数据库进行BLASTp比对分析,确定该菌潜在的重要酶类和代谢途径,并对个别纤维素酶活进行检测。[结果]大白蚁营发酵菌整个基因组大小为4655756 bp,GC含量为38.54%,DDBJ数据库登录号为BBXL01000001–BBXL01000078。生物信息学分析结果表明菌株大白蚁营发酵菌具有多个木质纤维素降解酶基因,且具备完整的木质纤维素降解和乙酸、乳酸生成通路。此外发现该菌株中存在与氮源代谢和抵御病原体相关的基因。[结论]本研究首次解析大白蚁营发酵菌的全基因组序列,了解其基因组基本特征,初步探讨了该菌降解木质纤维素的过程,为细菌协助宿主白蚁降解木质纤维素提供了理论基础,同时为该菌可能参与宿主白蚁氮源代谢和抵御病原体入侵提供了依据。
    7  白蚁肠道共生微生物的作用:酵母,一个“隐身”的特别菌群
    Sameh Samir Ali Rania Al-Tohamy 孙建中 吴建 黄淼
    2018, 58(6):1004-1015. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170610
    [摘要](714) [HTML](47) [PDF 5.79 M](1108)
    摘要:
    长期以来,白蚁对木质纤维素的降解能力令人惊叹,毫无疑问,其在全球碳循环中扮演着一个十分重要的角色。这一强大功能的实现极大地依赖于一种特别的肠道“消化液(digestome)”,它的构成不仅包括了来自白蚁自身产生的木质纤维素降解酶系统,还来源于独特与多样的肠道共生微生物的贡献(包括了古细菌、细菌、酵母以及其他真核生物),它们的协同作用能有效地将木质纤维素生物质高效转化为乙酸、甲烷、二氧化碳、氢气等物质。然而,到目前为止,我们对这类昆虫的独特肠道生物转化系统的认识还很不深入,特别是针对肠道内的那些各类共生微生物菌群的功能、白蚁与共生微生物间的相互关系、以及潜在的科学与应用价值还无法给予明确的科学解释,更不用说针对其肠道中的共生酵母菌群,一类通常被忽略的独特微生物。近20多年来,越来越多的研究证据表明,白蚁肠道共生酵母在与寄主的关系中表现了不可或缺的重要性与独特功能,已被证明广泛分布于不同白蚁及许多其他昆虫的肠道中。随着近20年来越来越多昆虫肠道共生微生物酵母群被发现和鉴定,他们潜在的功能以及与寄主的共生机制被逐步解析,这些研究结果进一步揭示了“隐身”的昆虫肠道酵母类微生物菌群与寄主的营养、关键生物质转化过程中的重要酶系统、转化过程中的关键中间产物的转化与利用、抵御外源性的重要病原物,甚至对白蚁种群繁衍的远缘交配等方面均可能发挥了重要和不可缺少的作用。本文将试图归纳相关研究的最新进展,系统总结与解析白蚁肠道来源共生酵母的重要科学价值及其在不同领域的潜在应用前景。
    8  蜜蜂肠道微生物群落研究进展
    李晨伊 周欣 郑浩
    2018, 58(6):1016-1024. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180020
    [摘要](1239) [HTML](24) [PDF 385.07 K](2260)
    摘要:
    蜜蜂是重要的农业传粉昆虫,对全球农业及生态维护有着不可替代的作用。然而近年来美国、欧洲等地出现蜂群大量消失的迹象,给农业经济带来严重威胁。近年来人们逐渐发现蜂肠道微生物与维持宿主健康之间存在着联系,蜜蜂属(Apis)和熊蜂属(Bombus)个体都带有简单、特异的肠道菌群,并且蜂肠道菌群与人类等其他动物具有诸多相似之处,例如其通过社会性接触稳定传播的特性。本综述介绍了近年来通过体外培养、高通量测序等技术对蜂肠道微生物与宿主关系的研究,特别是其简化的菌群结构、宿主特异性,及其对蜜蜂食物消化、营养供给、病虫抵抗等方面的作用,并探讨了未来基于我国特有蜂种研究的方向,及蜜蜂作为优良的社会性动物模式体系对未来人类营养健康研究的可行性。
    9  抗生素和肠道细菌对小菜蛾适合度的影响
    沈金红 王倩 夏晓峰 尤民生
    2018, 58(6):1025-1035. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170354
    [摘要](900) [HTML](15) [PDF 8.33 M](682)
    摘要:
    [目的]小菜蛾是危害十字花科蔬菜的世界性重要害虫。通过分析抗生素对小菜蛾的毒性效应,了解肠道细菌对小菜蛾适合度的影响,有助于更好地阐明小菜蛾肠道细菌的功能。[方法]利用抗生素处理含有高丰度肠道细菌的萝卜苗饲养品系(FZss)小菜蛾幼虫,同时利用抗生素处理饲料饲养的无肠道细菌(SLss)小菜蛾幼虫,分析抗生素及肠道细菌对小菜蛾适合度的影响。[结果]抗生素处理FZss品系小菜蛾导致了小菜蛾发育历期延长,虫重、蛹重、化蛹率、产卵量和成虫寿命降低。利用抗生素处理无肠道菌的SLss品系小菜蛾幼虫,小菜蛾化蛹率和单雌产卵量均显著降低,而对发育历期、虫重和蛹重则无影响。[结论]综合两个研究的结果发现抗生素处理后宿主适合度的降低一方面是由于抗生素的毒性效应导致,另一方面是由于小菜蛾肠道细菌的缺失引起。抗生素的毒性效应主要表现为对化蛹率和单雌产卵量的影响,而肠道细菌则对小菜蛾的发育历期、虫重、蛹重以及成虫寿命具有重要的促进作用。
    10  昆虫肠道防御及微生物稳态维持机制
    姚志超 白帅 张宏宇
    2018, 58(6):1036-1048. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170375
    [摘要](898) [HTML](19) [PDF 3.12 M](1732)
    摘要:
    在长期的进化过程中,昆虫形成了独特的肠道防御系统,主要由物理屏障和免疫系统共同作用来抵御外来微生物的入侵。如大部分后生动物一样,昆虫肠道上皮细胞无时无刻不与微生物接触,其种类从有益的共生菌、随食物进入的微生物到影响宿主生命的病原菌。在这样一种复杂的环境中,为了实现防御肠道病原微生物的同时又能维持共生微生物稳定的目的,宿主肠道上皮细胞必须在免疫应激和免疫耐受之间保持一种稳态平衡。Duox-ROS免疫系统和免疫缺陷(immune deficiency,Imd)信号通路作为肠道免疫反应的基本途径,必然参与调节此过程。本文从昆虫肠道防御组成、肠道免疫信号通路作用分子机制以及肠道免疫系统在肠道微生物群落稳态维持中的作用的最新研究进展进行综述。
    11  昆虫病原微生物对其寄主行为的调控作用研究进展
    石旺鹏 李傲梅 邢永杰 沈杰
    2018, 58(6):1049-1063. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170376
    [摘要](751) [HTML](26) [PDF 611.71 K](935)
    摘要:
    昆虫病原微生物是调控昆虫种群数量动态的重要因子,其作为生物防治害虫的重要手段被广泛应用。昆虫病原物往往通过调控其寄主行为来提高自身的适应性,而有些寄主行为的改变却是其应对病原物侵染的免疫反应。发烧行为被证明可抑制病原增殖并延长寄主死亡;取食行为变化影响病原物或寄主的适应性;繁殖行为主要表现在产卵力、交配行为和性信息素等方面的变化;社会性行为改变对整个社会群体的适应性或病原物传播有影响;病原物所引起的寄主防卫和群集能力下降被认为对病原传播不利;病虫趋光和趋地行为、顶峰行为和活体寄主传病行为等被认为是病原物操纵的有利于病原微生物扩散和传播的行为。明确昆虫病原物调控其寄主行为的策略和机制对于寻找到新的害虫防治方法有指导意义。
    12  鳞翅目昆虫病原微孢子虫研究进展
    梁喜丽 鲁兴萌 邵勇奇
    2018, 58(6):1064-1076. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170487
    [摘要](760) [HTML](41) [PDF 532.15 K](1172)
    摘要:
    微孢子虫广泛存在于鳞翅目昆虫中,是一类重要的病原微生物。微孢子虫病一方面影响野外昆虫种群的自然平衡,另一方面对家蚕、柞蚕等经济和资源昆虫造成了严重的危害。微孢子虫分子生物学研究基础相对薄弱,再加上微孢子虫表面坚厚的孢壁,无疑增加了研究难度。随着核酸、蛋白质等生物大分子分离制备方法和高通量测序技术的不断更新发展,基于各种组学(Omics)研究微孢子虫的工作方兴未艾,并且有了一些重要的发现。本文综述了微孢子虫与鳞翅目昆虫寄主的相互作用及寄生于鳞翅目昆虫的病原微孢子虫基因组、转录组和蛋白质组进展情况,以期为微孢子虫的深入研究提供参考。这些昆虫微生物研究将为鳞翅目害虫生物防治提供新的思路,并对家蚕等经济昆虫微粒子病的诊断、防控及治疗产生积极影响。
    13  蜜蜂球囊菌的microRNA鉴定及其调控网络分析
    郭睿 王海朋 陈华枝 熊翠玲 郑燕珍 付中民 赵红霞 陈大福
    2018, 58(6):1077-1089. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170535
    [摘要](910) [HTML](17) [PDF 1.91 M](1156)
    摘要:
    [目的]本研究利用small RNA-seq技术对球囊菌的纯培养进行测序,对球囊菌的microRNAs miRNAs)进行预测、鉴定和分析,进而构建miRNAs-mRNAs的调控网络。[方法]利用Illumina Hiseq Xten平台对球囊菌菌丝与孢子进行测序,通过相关生物信息学软件对球囊菌的miRNAs进行预测和分析,通过茎环(Stem-loop) PCR对部分miRNAs进行鉴定,利用Cytoskype软件构建miRNAs-mRNAs的调控网络。[结果]本研究共获得48268696条clean reads,预测出118个球囊菌的miRNAs,它们的长度分布介于18–25 nt之间,不同长度的miRNA的首位碱基偏好性差异明显。Stem-loop PCR验证结果显示共有10个miRNAs能够扩增出符合预期的目的片段,说明多数miRNAs可能真实存在。共预测出6529个球囊菌miRNAs的靶基因,其中5725个能够注释到Nr、Swissprot、KOG、GO和KEGG数据库。进一步分析结果显示有24个靶基因注释在MAPK信号通路。Cytoskype软件分析结果显示球囊菌的miRNAs与mRNAs之间存在复杂的调控网络,绝大多数的miRNAs处于调控网络的内部且同时结合多个mRNAs。[结论]本研究率先对球囊菌的miRNAs及miRNAs-mRNAs调控网络进行全面分析,研究结果丰富了对球囊菌miRNAs的认识,为其基础生物学信息提供了有益补充,也为阐明球囊菌致病的分子机理打下了一定基础。
    14  昆虫共生微生物在病虫害和疾病控制上的应用前景
    魏舸 白亮 曲爽 王四宝
    2018, 58(6):1090-1102. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180028
    [摘要](1249) [HTML](20) [PDF 641.59 K](1208)
    摘要:
    昆虫与微生物之间的互利共生关系是自然界中一种常见的互作形式。昆虫的种类丰富多样并且在自然界中分布广泛,在一定程度上得益于共生微生物的帮助。随着生物技术的不断发展,越来越多的共生微生物和互利共生模式得以发现并深入研究。微生物不仅能够为昆虫的生长发育提供营养,还能合成很多生物活性物质、调节宿主的免疫、对抗捕食者和抵御病原微生物感染,成为宿主昆虫健康和适应的守护者。鉴于共生微生物与昆虫生理生态的密切联系,以及昆虫对人类经济与健康的重要影响,利用共生微生物对昆虫及虫媒病进行生物控制已经成为一个热点研究方向,并展现了良好的应用前景。本文对昆虫共生微生物的多样性、生物学功能、与宿主相互作用机制及其在病虫害和虫媒病防治中的研究进展进行综述和展望。
    15  蝇蛆肠道微生物菌群对猪粪残留抗生素的降解及抗性基因的影响
    江承亮 李鸿毅 王行 腾昌运 冯诗韵 楼莉萍 张志剑
    2018, 58(6):1103-1115. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170318
    [摘要](772) [HTML](28) [PDF 2.88 M](1707)
    摘要:
    [目的]过度使用抗生素作为动物饲料添加剂,导致畜禽粪便已成为抗生素抗性基因的主要蓄积库,为了研究蝇蛆(Musca domestica)对猪粪中残留抗生素及抗性基因的影响,本文动态采集了实际农场条件下蝇蛆转化过程中猪粪堆体及虫体样本。[方法]利用qPCR、液相色谱-电喷雾质谱、同位素内标法、Illumina高通量测序以及局部相似性研究蝇蛆生物转化过程中残留抗生素降解效能及相关抗性基因组变化的微生物生态机制。[结果]6 d周期内,猪粪中四环素、土霉素、金霉素、强力霉素、磺胺嘧啶、诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星以及恩诺沙星等9种残留抗生素含量显著下降,累积减量为34.3%–58.1%,每日减量百分比介于7.8%–57.4%之间。猪粪中共检测到的158种抗性基因,其中有118种大幅衰减,衰减量平均达79.3%;23种抗性基因存在富集现象,富集倍数平均为3.48。在蝇蛆肠道的作用下,粪源微生物群落中Bacteroidetes相对丰度下降,Proteobacteria相对丰度增加,尤其是Ignatzschineria增幅最大。网络分析发现,抗性基因的增减与微生物群落的变化显著相关,与抗性基因衰减相关的微生物主要属于Clostridiales和Bacteroidales,而与抗性基因富集相关的微生物主要为Alcaligenaceae、[Weeksellaceae]及Bacillales。[结论]蝇蛆可有效削减猪粪中的残留抗生素及防控抗性基因向环境扩散。
    16  非水虻源微生物与武汉亮斑水虻幼虫联合转化鸡粪的研究
    肖小朋 靳鹏 蔡珉敏 郑龙玉 李武 喻子牛 张吉斌
    2018, 58(6):1116-1125. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20170478
    [摘要](778) [HTML](17) [PDF 450.47 K](821)
    摘要:
    [目的]益生微生物在协助亮斑扁角水虻幼虫转化有机废弃物、提高其转化效率方面具有重要的作用,本研究针对非水虻源微生物,开展与水虻联合转化鸡粪的研究,以阐明外源微生物在水虻转化畜禽粪便中的作用,对其转化机制的研究及产业化生产具有重要意义。[方法]采用稀释涂平板的方法进行鸡粪堆肥和猪粪堆肥中细菌的分析,并将筛选到的细菌分别接种到无菌的鸡粪基质中与武汉亮斑水虻幼虫联合转化,通过称重法测定转化后武汉亮斑水虻及鸡粪的重量,评价转化效果及对幼虫的影响,然后将促进转化效果明显的菌株按不同比例进行复配,与武汉亮斑水虻幼虫联合转化新鲜鸡粪,分析复配菌剂对武汉亮斑水虻幼虫转化鸡粪的影响。[结果]结果显示R-07、R-09、F-03和F-06在促进武汉亮斑水虻幼虫生长和鸡粪转化的效果上最为显著。与对照组相比,水虻幼虫转化率分别提高了27.21%、15.00%、9.93%和16.29%;基质减少率分别提高了17.94%、10.42%、7.84%和9.27%。将这4株细菌配制复配菌剂与武汉亮斑水虻幼虫联合转化鸡粪,结果显示复配比例为R-07:R-09:F-03:F-06=4:1:1:1时效果最好,与空白对照相比,武汉亮斑水虻幼虫存活率提高了10.25%,幼虫虫重增加了28.41%,幼虫转化率增加了30.46%,鸡粪减少率增加了7.69%。[结论]添加通过筛选优化的非水虻来源的微生物复合菌剂能够促进水虻高效转化鸡粪,研究结果有助于改善现有的武汉亮斑水虻幼虫转化体系,为开发新型的联合转化工艺、更加有效地处理畜禽粪便奠定基础。
    17  昆虫共生菌的次级代谢产物研究进展
    徐晓 孙飞飞 尹彩萍 王滢 张应烙
    2018, 58(6):1126-1140. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180018
    [摘要](797) [HTML](25) [PDF 2.15 M](935)
    摘要:
    微生物与昆虫的共生是一种普遍现象,昆虫种类繁多,与昆虫共生的微生物也多种多样。昆虫共生菌是活性次生代谢产物的重要来源。本文对自2008年以来已报道的177个昆虫共生菌的次级代谢产物进行了统计和分析,结果表明:61.6%的化合物为新天然产物(生物碱类新化合物最多),其中,约75%的新化合物来源于昆虫共生真菌,25%来源于细菌;醌酮类化合物是昆虫共生菌源天然产物的主要结构类型,占23.2%;47.5%的化合物具有显著的抗肿瘤、抗菌、除草和抗氧化等生物活性,且化合物中的主要活性类型是抗菌和抗肿瘤活性,活性范围覆盖面最广的结构类型是生物碱类。以上结果表明昆虫共生菌的次级代谢产物是先导性化合物的重要来源且具有丰富的生物活性类型。本文以天然产物的结构分类为切入点,结合其研究菌株来源、生物活性等进行综述,旨在为充分挖掘昆虫共生菌次级代谢产物提供重要参考。
    18  黑翅土白蚁共生真菌BYSTW3的抗菌活性代谢产物
    王滢 徐晓 石靖晶 尹彩萍 翁垆霞 郭威 张应烙
    2018, 58(6):1141-1148. DOI: 10.13343/j.cnki.wsxb.20180096
    [摘要](684) [HTML](12) [PDF 1.45 M](699)
    摘要:
    [目的]黑翅土白蚁共生真菌BYSTW3菌株的鉴定及其活性次级代谢产物的研究。[方法]对目标菌株BYSTW3进行形态学观察和ITS序列分析,初步确定其分类地位。采取滤纸片法和生长速率法,分别对该菌株粗提物进行抗细菌、抗真菌活性的测定。综合运用多种色谱柱分离方法对活性成分进行分离纯化,结合多种谱图数据对化合物结构进行解析。[结果]经鉴定,BYSTW3为Pleosporales (格孢腔目)真菌,是一潜在新种。在测试浓度为100μg/mL时,粗提物对苹果树腐烂病菌(Valsa mali)和苦瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.mornordicae)表现出中等强度的抑制活性,分别为54.5%和53.4%。通过分离纯化,共得到3个活性化合物Physcion (1)、FK-17-p2a (2)和Citrinin (3),其中化合物13均首次从格孢腔目真菌中分离得到。当供试浓度为30μg/滤纸片时,化合物3对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)均具有良好的抑菌作用,抑菌圈直径分别为23.0、24.2、20.7 mm。[结论]BYSTW3是一株发展前景较为良好的潜在新菌,具有开发微生物源杀菌剂的潜在研究价值。

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