不同应激条件对梨小食心虫和苹果蠹蛾肠道微生物多样性影响

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:isaxu
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梨小食心虫(Grapholitha molesta)和苹果蠹蛾(Cydia pomonella)均是核果和仁果类果树上的两种主要害虫,主要通过幼虫蛀食新梢和果实危害,对林果业发展和果实产量造成严重影响。昆虫与肠道微生物在长期进化中,相互选择和适应,形成复杂又紧密的关系。肠道微生物能够产生大量的酶协助昆虫消化、解毒、防御天敌等,还能通过肠道微生物代谢为昆虫提供营养物质。目前,国内对梨小食心虫和苹果蠹蛾的研究大多围绕生物学、生态学、害虫综合治理等方面展开研究,还未报道两虫肠道微生物多样性的研究。基于肠道微生物的复杂功能,继续深入研究其抗药性,本研究采用16S r RNA技术在化学药剂、白僵菌和抗生素环境条件下,分析梨小食心虫和苹果蠹蛾肠道微生物的组成及多样性变化,旨在为靶标防治及抗药性研究提供理论数据参考。主要研究结果如下:1.四种农药致死中浓度对梨小食心虫和苹果蠹蛾肠道微生物多样性影响梨小食心虫和苹果蠹蛾均对四氯虫酰胺最敏感,LC50值为5.752 mg/L、6.883 mg/L,氯虫苯甲酰胺对其毒力最小,LC50值为53.975 mg/L、63.434 mg/L,因此可选择四氯虫酰胺防治梨小食心虫和苹果蠹蛾,且梨小食心虫对此杀虫剂要比苹果蠹蛾更敏感,四种杀虫剂致死中浓度处理梨小食心虫和苹果蠹蛾肠道菌群多样性、丰富度和均匀度均显著降低,变形菌门为四种杀虫剂处理梨小食心虫和苹果蠹蛾所有样品中的优势菌门,梨小食心虫各处理组变形菌门的相对丰度大于苹果蠹蛾各处理组,莫拉氏菌科为四种杀虫剂处理梨小食心虫处理组的优势菌科,次级优势菌科为肠杆菌科,肠杆菌科为梨小食心虫对照组、四种杀虫剂处理苹果蠹蛾的优势菌科,次级优势菌科为莫拉氏菌科,苹果蠹蛾对照组的优势菌科为肠杆菌科,次级优势菌科为耶尔森科,两种食心虫肠道内耶尔森科相对丰度差异显著,分别为1.0%、23.8%,四种杀虫剂致死中浓度处理梨小食心虫肠杆菌科相对丰度均明显低于苹果蠹蛾各处理组。所有样本的优势菌属为不动杆菌属,苹果蠹蛾对照组沙雷氏菌属的相对丰度明显大于梨小食心虫对照组。四种杀虫剂处理苹果蠹蛾中不动杆菌属的相对丰度均明显大于同一杀虫剂处理梨小食心虫,四氯虫酰胺处理梨小食心虫不动杆菌属在所有样品中相对丰度最低,值为8%,而梨小食心虫和苹果蠹蛾均对四氯虫酰胺最敏感,且梨小食心虫要比苹果蠹蛾对其更敏感,其原因也与不动杆菌属和沙雷氏菌属解毒、调节免疫和消化代谢有关。2.白僵菌对梨小食心虫和苹果蠹蛾肠道微生物的影响不同浓度白僵菌侵染梨小食心虫和苹果蠹蛾后,两种害虫均出现活动减弱,移动速度减慢,虫体逐渐肿胀,颜色逐渐变为黄褐色,身体弯曲,死亡后身体完全蜷缩,继续培养虫体长出白色菌丝,之后虫体被白色分生孢子覆盖等症状,当浓度大于1.5×103孢子/m L对梨小食心虫和苹果蠹蛾的体重和体长变化量有明显抑制作用(P<0.05),且均随着时间的增加,对两种害虫的体重体长变化量抑制效果更明显(P<0.05),可选择1.5×107孢子/m L为防治梨小食心虫最经济有效浓度,选择1.5×105孢子/m L为防治苹果蠹蛾最经济有效浓度,梨小食心虫和苹果蠹蛾的肠道菌群多样性、优势度和丰富度均低于对照,随着白僵菌浓度的增加对梨小食心虫和苹果蠹蛾肠道菌群的影响越明显,且不同浓度白僵菌处理梨小食心虫肠道细菌多样性和丰富度均大于苹果蠹蛾各处理组。变形菌门为所有样品的优势菌门,不同浓度白僵菌处理梨小食心虫和苹果蠹蛾处理组变形菌门、厚壁菌门相对丰度与对照相比均增加。高浓度白僵菌感染梨小食心虫的优势菌属为沙雷氏菌属,所占比例为24.51%,其他各处理的优势菌属均为不动杆菌属;高浓度白僵菌感染梨小食心虫与苹果蠹蛾同一浓度的差异菌属为沙雷氏菌属,不同浓度白僵菌感染苹果蠹蛾肠道内的不动杆菌属相对丰度均大于梨小食心虫同一处理。沙雷氏菌属和不动杆菌属具有解毒、消化和分解纤维素的作用,因此不同浓度白僵菌感染梨小食心虫和苹果蠹蛾使其肠道细菌种类和丰度均发生改变,从而也影响其生长发育。3.梨小食心虫和苹果蠹蛾肠道微生物变化对其营养代谢的影响抗生素处理使梨小食心虫和苹果蠹蛾的肠道菌群优势度、丰富度和多样性均降低,且苹果蠹蛾肠道样品优势度和丰富度均小于梨小食心虫处理组。变形菌门为抗生素处理所有样品中的优势菌门,假单胞菌目为苹果蠹蛾抗生素处理组、梨小食心虫抗生素处理组和对照组优势菌目,苹果蠹蛾对照组优势菌目为肠杆菌目,不动杆菌属为所有样品的优势菌属,梨小食心虫和苹果蠹蛾抗生素处理组中不动杆菌属的相对丰度与对照相比均增加,分别增加31.5%、36.2%,沙雷氏菌属相对丰度与对照相比均降低,分别降低0.9%、23.1%;抗生素处理梨小食心虫和苹果蠹蛾均使马赛菌属的相对丰度降低,分别降低0.1%,0.7%,抗生素处理梨小食心虫随着处理时间的增加,对体长影响不显著,对体重影响显著,对苹果蠹蛾体重和体长变化量均影响显著(P<0.05),对梨小食心虫体内营养物质白蛋白、葡萄糖、甘油三酯含量影响均显著(P<0.05),对苹果蠹蛾白蛋白和甘油三酯含量影响显著(P<0.05),对葡萄糖含量影响不显著(P>0.05),因此抗生素处理梨小食心虫和苹果蠹蛾后,使梨小食心虫和苹果蠹蛾肠道细菌类群发生显著的变化,降低了肠道菌群的多样性,也降低了优势菌属沙雷氏菌属和马赛菌属的丰度,进而影响了两种食心虫的生长和营养物质变化。综上所述,采用四种杀虫剂、不同浓度白僵菌和抗生素处理梨小食心虫和苹果蠹蛾,均影响其肠道细菌多样性,改变肠道菌群丰度,发现不同环境因子处理后优势菌属中不动杆菌属、沙雷氏菌属和马赛菌属的相对丰度均发生明显的改变,进而增强宿主抗药性和影响宿主生长发育,因此还需继续探究变化菌群与梨小食心虫和苹果蠹蛾的作用靶标和机制。
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