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扶桑绵粉蚧中分泌2,4-二叔丁基苯酚的肠道细菌多样性与定殖机制

批准号:
32072489
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
蒋明星
依托单位:
学科分类:
农业昆虫学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
蒋明星

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
昆虫肠道细菌在宿主消化食物、降解有害物质、防御病原菌等过程中起重要作用。扶桑绵粉蚧可为害多种作物与园林植物,是我国首批重点管理外来入侵物种之一。近期我们从其肠道中分离到了3株可分泌2,4-二叔丁基苯酚(2,4-DTBP)的细菌,鉴于2,4-DTBP具有包括抑菌性在内的诸多生物活性,我们推测此类肠道细菌有助于增强宿主的适应性,来源上则有可能随宿主地理扩张由宿主从环境中获得,但是,迄今尚未见相关报道。为此,本项目拟系统调查不同地区、不同寄主植物上的扶桑绵粉蚧中此类肠道细菌的种类,同时研究其传播方式和植物种类、宿主营养及环境温度对其丰度的影响,并从宿主免疫、microRNA、肠道其他细菌等方面探究影响其定殖的因素,以期明确此类细菌的多样性和定殖过程及机制。研究结果不仅可丰富我们对昆虫肠道细菌种类、多样性及定殖机制的认识,还可为解释粉蚧类昆虫的生态适应性和入侵机制提供一个新视角。
英文摘要
Gut bacteria play several important roles in the life of their host insects, including digesting food, degrading harmful components in food, and defending microbial pathogens. The cotton mealybug, Phenacoccus solenopsis Tinsley, one of important alien invasive species in China to be managed with priority, can damage a range of crops and horticultural plants. Recently, we identified three bacterial strains capacity of secreting 2,4-Di-tert-butylphenol, from the gut of this mealybug. As 2,4-Di-tert-butylphenol has several biological activities, we predict that colonization of such a kind of gut bacteria would contribute to adaptability of their hosts, and possibly they might be attained by the mealybug from environments during invasions. However, no reports are available so far as to such gut bacteria in insects. Therefore, we will investigate the species compositions of 2,4-Di-tert-butylphenol-secreing bacteria in P. solenopsis populations of different regions and plants. Meanwhile, their transition modes, and association of their abundance with environmental factors, including plant species, mealybug nutritional status and ambient temperatures, will be studied. We will also explore the mechanisms underlying in the colonization of these gut bacteria, particularly host immunity, microRNA involved, and effects of native gut bacteria (i.e., Wolbachia). We aim to clarify the diversity of 2,4-Di-tert-butylphenol-secreing bacteria in mealybugs and the major mechanisms underlying in colonization. This project is expected to enrich our knowledge of gut-bacteria diversity and colonization, as well as to offer a new viewpoint over adaption and invasion strategies in mealybugs.
昆虫肠道细菌在在宿主适应生态环境过程中发挥着重要作用。扶桑绵粉蚧Phenacoccus solenopsis是我国重要外来入侵性害虫,可危害多种作物与园林植物。本研究针对该粉蚧肠道中可分泌2,4-二叔丁基苯酚的细菌种类(简称DTBP菌),系统调查了其在我国该粉蚧不同地理种群中的种类与多样性,并重点从微生物间互作的角度对此类细菌的定殖机制进行探究。共分离到四种DTBP菌,分别为蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus、巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium、一种微杆菌Microbacterium sp.和木糖葡萄球菌Staphylococcus xylosus。DTBP菌感染状况与粉蚧寄主植物种类关系较为密切,且存在地理差异,其中以大花马齿苋Portulaca grandiflora和木芙蓉Hibiscus mutabilis为寄主的粉蚧具有更高肠道细菌多样性。DTBP菌主要定殖于粉蚧中肠和后肠中。检测了DTBP细菌在粉蚧蜜露、初产若蚧、卵囊以及卵巢中的存在情况,在这些材料和组织中均未分离到蜡样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和微杆菌,但在蜜露中可检测到木糖葡萄球菌,可认为蜜露是DTBP菌的潜在增殖场所,存在通过蜜露进行传播扩散的可能。发现数种与DTBP菌具潜在互作关系的微生物,包括橘青霉菌 Penicillium citrinum、Wolbachia和Delftia。其中橘青霉的孢子存在于粉蚧的足附着物中,该孢子可传至蜜露,并在蜜露中增殖;该菌分泌的对羟基苯甲酸丁酯、橘霉素等代谢物可不同程度抑制DTBP菌以及其他一些微生物(包括粉蚧、番茄的病原菌),故DTBP菌与橘青霉菌存在明显竞争关系,前者定殖受到后者影响。Wolbachia主要分布于卵巢和含菌体中,肠道中则未检测到;Delftia在中肠和马氏管中均有感染,但以马氏管为主,从感染部位判断DTBP菌与Wolbachia和Delftia不存在明显竞争关系,这为DTBP菌定殖创造了有利条件。以往有粉蚧共生菌的研究多集中在原生种类,本项目拓展了此类昆虫肠道细菌多样性及其来源的认识;揭示了DTBP菌可与环境中和虫体内多种微生物产生互作的现象,以此探讨它们对DTBP菌定殖的潜在影响,此思路对其他系统研究具一定参考价值。同时研究结果为揭示粉蚧类昆虫的生态适应和入侵机制提供了一个新视角。
扶桑绵粉蚧地理扩张过程中生态适应性的变化及其机制研究
  • 批准号:
    31872029
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    蒋明星
  • 依托单位:
稻水象甲入侵过程中肠道细菌群落的变化及其功能研究
  • 批准号:
    31372001
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    蒋明星
  • 依托单位:
稻水象甲共生菌Wolbachia的多位点序列分型(MLST)研究
  • 批准号:
    30871643
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    蒋明星
  • 依托单位:
稻水象甲夏季滞育相关基因的分离及其差异表达特性研究
  • 批准号:
    30400290
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    蒋明星
  • 依托单位:
国内基金
海外基金