【摘 要】
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昆虫肠道微生物群落与宿主的生命活动之间的关系密不可分,肠道微生物通过参与宿主代谢、免疫活动等方式增强宿主对环境的适应性,最近的研究表明,昆虫肠道微生物与昆虫对茚虫威、杀螟松和生物农药Bt等抗药性的形成有关。小菜蛾Plutella xylostella主要为害十字花科作物,是全世界最具影响力的害虫之一,并且其抗药性发展相当迅速,目前,小菜蛾已经对97种杀虫活性成分产生抗药性,其中包括生物杀虫剂苏云金
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昆虫肠道微生物群落与宿主的生命活动之间的关系密不可分,肠道微生物通过参与宿主代谢、免疫活动等方式增强宿主对环境的适应性,最近的研究表明,昆虫肠道微生物与昆虫对茚虫威、杀螟松和生物农药Bt等抗药性的形成有关。小菜蛾Plutella xylostella主要为害十字花科作物,是全世界最具影响力的害虫之一,并且其抗药性发展相当迅速,目前,小菜蛾已经对97种杀虫活性成分产生抗药性,其中包括生物杀虫剂苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis。本文以小菜蛾为研究对象,拟通过筛选小菜蛾Cry1Ac敏感、抗性品系以及田间种群可培养肠道细菌种类,测定可培养肠道细菌生理生化功能之间的差异,来探讨不同品系或种群小菜蛾肠道细菌种类及功能与其对Bt抗药性的关系。在此基础上,根据实验室前期研究成果,探讨可显著提高Cry1Ac对小菜蛾杀虫活性的Bt增效蛋白PxALP及PxCAD1对小菜蛾肠道可培养细菌种类的影响。同时了解PxALP及PxCAD1对小菜蛾BBMV结合能力、中肠蛋白酶水解能力以及部分免疫基因PGRPs表达量的影响。本研究得到的结果如下:1、小菜蛾Cry1Ac敏感、抗性品系以及田间种群间的肠道可培养细菌菌株存在很大差异,且Cry1Ac敏感品系的肠道细菌种类数量最多,田间种群提取得到的细菌种类数量次之。但从Cry1Ac敏感品系肠道中培养出的细菌全部属于变形菌门(Proteobacteria),肠道可培养细菌种类较单一。Cry1Ac抗性品系和敏感品系之间的差异主要在厚壁菌门(Firmicutes)中。上述不同小菜蛾品系或种群之间肠道可培养细菌的生理生化功能也存在一定差异。研究发现从Cry1Ac抗性品系分离得到的肉食杆菌Carnobacterium maltaromaticum、蒙氏肠球菌Enterococcus mundtii、金黄色葡萄球菌Staphylococcus warneri和表皮葡萄球菌Staphylowecoccus epidermidis的生长受到Cry1Ac毒素的影响。在增效蛋白PxALP/PxCAD1对小菜蛾肠道细菌多样性的影响试验中,增效蛋白PxALP/PxCAD1处理后小菜蛾幼虫肠道可培养细菌种类存在一定差异,但是总的来说,增效蛋白PxALP/PxCAD1的加入并未对小菜蛾幼虫肠道可培养细菌带来显著影响。2、PxALP对小菜蛾BBMV与Cry1Ac的结合有一定的促进作用,但促进作用不显著,且随着Cry1Ac浓度的增加呈减弱趋势。而PxCAD1对小菜蛾BBMV与Cry1Ac的结合存在一定的抑制或阻碍,其抑制效果也不显著。因此PxALP及PxCAD1对小菜蛾BBMV与Cry1Ac的结合无显著影响。3、在增效蛋白PxALP/PxCAD1对中肠蛋白酶水解能力试验中发现在50 mg/m L的浓度下,2 h内PxALP显著提高了中肠提取液对Cry1Ac原毒素的活化量,而随着时间推移,其Cry1Ac原毒素活化量不再显著提高。实验表明,PxALP能够加快Cry1Ac原毒素的活化速率。4、饲喂PxALP/PxCAD1与Cry1Ac的混合物后,Cry1Ac对照组中,Px PGRP1基因表达量最高,其次是Px PGRP2和Px PGRP3,而在PxALP组和PxCAD1组的PGRPs三个基因表达量均有一定升高,并且Px PGRP2基因表达量最高,其次是Px PGRP1和Px PGRP3,其中,Px PGRP2和Px PGRP1与对照组有显著性差异,Px PGRP3与对照组无显著性差异。实验表明,PxALP以及PxCAD1的增效作用会引起小菜蛾免疫系统的显著反应。实验结果表明小菜蛾免疫系统或与PxALP/PxCAD1的增效机制存在关联。综上所述,本试验中田间种群、Cry1Ac抗性品系和敏感品系之间小菜蛾肠道可培养细菌种类、及细菌生理生化功能存在较大差异,且发现抗性品系中提取得到的细菌生长受到了Cry1Ac的影响,这提示小菜蛾对Bt抗性与肠道细菌种类之间可能存在联系。增效蛋白PxALP/PxCAD1对小菜蛾肠道可培养细菌种类无显著影响,对BBMV与Cry1Ac活化毒素的结合能力无显著影响,而PxALP以及PxCAD1对中肠蛋白酶对Cry1Ac原毒素的活化具有一定的影响,此外,增效蛋白PxALP以及PxCAD1对小菜蛾免疫基因PGRPs的表达量产生了影响。本研究结果为探究小菜蛾对Bt的抗性与其肠道细菌种类及生理生化功能之间的关系提供一些新的证据,为增效蛋白PxALP和PxCAD1的开发与利用提供了新的思路。
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