马铃薯块茎蛾肠道可培养细菌对宿主营养指标的影响

樊清艳，郑亚强，葛文超，李冰超，陈 斌,5

(1.黔西南州兴义市林业局，贵州 兴义 562400；2.贵州中医药大学 ，贵州 贵阳 550025； 3.南京农业大学 植物保护学院， 江苏 南京 210095；4.云南农业大学 植物保护学院，云南生物资源保护与利用国家重点实验室，云南 昆明 650201；5.云南农业大学 农学与生物技术学院，云南 昆明 650201)

1 引言

马铃薯块茎蛾(Phthorimaeaoperculell(Zeller))又名烟草潜叶蛾，俗名顺筋虫、串皮虫等，隶属于鳞翅目(Lepidotera)，双孔亚目(Ditrysia)，麦蛾总科(Gelechioidea)，麦蛾科(Gelechiidae)，块茎蛾属(Phthirimaea)[1]。该虫广泛分布于亚洲、欧洲、北美洲、非洲、大洋洲、中美及南美洲[2]，主要以马铃薯、烟草、番茄和辣椒等茄科作物为食，对马铃薯的危害尤其严重[3～5]。

昆虫肠道是昆虫的消化中心，其间孕育着大量微生物，这些微生物在宿主肠道中发挥了不同的功能，影响了宿主的生理活动。目前，关于昆虫肠道细菌与宿主营养指标的研究已有一些相关的报道，Indiragandhi 等[6]探究小菜蛾(P.xylostella)肠道10种细菌对寄主营养指标的影响，发现粘质沙雷氏菌(S.marcescen)能促进幼虫的生长和发育。De-Vries等[7]对西花蓟马Frankliniellaoccidentalis研究，发现宿主肠道细菌减少了宿主的成熟时间而提高了宿主昆虫的产卵率。蓝波妙[8]对斜纹夜蛾(S.litura)的研究，发现利用抗生素处理斜纹夜蛾肠道细菌，影响了宿主的消化能力，其相对生长率、相对取食量、食物利用率都显著的下降，重新导入肠杆菌和全部肠道细菌后，其各项营养指标又趋于恢复，表明斜纹夜蛾肠道细菌影响了宿主的取食消化能力。因此，弄清昆虫肠道细菌与宿主营养指标的关系尤为重要。叶片和块茎作为马铃薯的两种不同器官，二者间组成成分不同，马铃薯块茎蛾既能取食马铃薯叶片，又能取食马铃薯块茎，樊清艳等[9]利用可培养法从取食马铃薯块茎的马铃薯块茎蛾肠道内分离获得细菌4门8科10属15种，从取食马铃薯叶片的马铃薯块茎蛾肠道内分离获得细菌4门11科11属16种。然而，对于取食马铃薯块茎和叶片的马铃薯块茎蛾幼虫肠道可培养细菌与宿主营养指标的关系还尚未清楚。

据报道，测定植食性昆虫的营养指标在一定程度上不仅可以直观地反映昆虫对食料的偏好和适应程度，也是目前研究植食性昆虫与食物关系的常用方法[10，11]。因此，本研究采用重量法分析肠道可培养细菌对马铃薯块茎蛾三龄幼虫营养指标的影响。一方面不仅可以直观反映昆虫肠道细菌对宿主取食消化的影响，另一方面可以探究宿主能够有效利用食物中的营养成分提供有效途径。因此，研究肠道细菌对宿主食性具有深远而重要的意义。

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 虫源的饲养

选取直径为15 cm的培养皿，其上铺一层湿润的滤纸，放入清洗干净的丽薯6号马铃薯叶片，接入初孵幼虫10头，用保鲜膜封住培养皿，用昆虫针在保鲜膜上扎孔，置于温度为25±2 ℃，相对湿度65%～75%的光照培养箱中培养至3龄幼虫备用。

2.1.2 供试马铃薯叶片

供试马铃薯品种为丽薯6号马铃薯，由云南省曲靖市会泽县农业技术推广中心提供。将丽薯6号马铃薯种植于45 cm×50 cm花盆中，待植株长到30 cm时，采集健康、无病虫害的叶片清洗备用。

2.1.3 供试菌株

粘质沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜盐谷氨酸杆菌(Glutamicibacterhalophytocola)、粪产碱菌(Alcaligenesfaecalis)、琥珀葡萄球菌(Staphylococcussuccinus)和阿氏肠杆菌(Enterobacterasburiae)。

2.2 方法

2.2.1 马铃薯块茎蛾肠道细菌的培养

将分离于马铃薯块茎蛾肠道可培养细菌：粘质沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜盐谷氨酸杆菌(G.halophytocola)、粪产碱菌(A.aecalis)、琥珀葡萄球菌(S.succinus)和阿氏肠杆菌(E.asburiae)分别接种培养于LB液体培养基中，于37 ℃，150 r/min摇床24 h，3000 r/min离心3 min，用无菌水稀释至OD600=1.0。

2.2.2 抗生素处理马铃薯块茎蛾

配置浓度为1 mg/mL环丙沙星、1 mg/mL左氧氟沙星和2 mg/mL甲硝唑混合的抗生素混合溶液，将马铃薯叶片浸泡于抗生素混合溶液中10 min，取出自然风干后，放入直径为15 cm的无菌培养皿中，选取50头健康的马铃薯块茎蛾三龄幼虫于无菌培养皿中，用保鲜膜封住培养皿口，用昆虫针在保鲜膜上扎孔，置于温度为25±2 ℃，相对湿度65%～75%的光照培养箱中饲养24 h后，饥饿处理6 h，称其鲜重。用无菌水浸泡马铃薯叶片饲喂马铃薯块茎蛾为对照处理，所有处理均重复三次。

2.2.3 马铃薯块茎蛾幼虫营养指标的测定

将马铃薯叶片分别浸泡于OD600=1.0的粘质沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜盐谷氨酸杆菌(G.halophytocola)、粪产碱菌(A.faecalis)、琥珀葡萄球菌(S.succinus)和阿氏肠杆菌(E.asburiae)菌液中10 min，取出自然风干后，置于无菌培养皿中，挑取50头饲喂过抗生素的马铃薯块茎蛾于无菌培养皿中饲养48 h。每隔24 h换一次不同菌液浸泡过的马铃薯叶片，用无菌水浸泡过的马铃薯叶片做对照，所有试验均重复三次。饲喂48 h后取出未被取食的食物，将马铃薯块茎蛾幼虫饥饿处理6 h。然后将马铃薯块茎蛾幼虫、粪便和剩余食物在80 ℃下烘10 h至干燥，分别称其干重。计算食料的干湿比、饲养幼虫的干鲜比和马铃薯块茎蛾幼虫的相对生长率、相对取食量、食物利用率、食物转化率和近似消化率。

2.2.4 数据统计和分析

肠道可培养细菌对马铃薯块茎蛾幼虫营养指标的数据采用Microsoft Excel 2013和SPSS 2.0软件进行统计和处理，并参照蓝波妙的方法计算马铃薯块茎蛾的营养指标[32]，其计算公式如下：

相对生长率(%)=G/(B*T)

(1)

相对取食量=I/(B*T)

(2)

食物利用率(%)=G/I*100

(3)

食物转化率(%)=G/(I-F)*100

(4)

近似消化率(%)=(I-F)/I*100

(5)

公式(1)～(5)中，G为虫体增重(即G=饲后幼虫干重-饲前幼虫干重)；I为幼虫的取食量(即I=饲前食物干重-饲后食物干重)；F为排泄物(粪便)干重；B为实验期间幼虫的平均体重(即B=(饲前幼虫干重+饲后幼虫干重)/2)；T为实验天数。

3 结果与分析

马铃薯块茎蛾肠道可培养细菌对宿主幼虫营养指标的影响见表1。由表1可知，马铃薯块茎蛾幼虫取食粘质沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜盐谷氨酸杆菌(G.halophytocola)、粪产碱菌(A.faecalis)、琥珀葡萄球菌(S.succinus)和阿氏肠杆菌(E.asburiae)处理的食物，跟对照组相比，马铃薯块茎蛾幼虫在24 h和48 h的相对生长率、相对取食量和对食物的消化率都有提高，但食物利用率和食物转化率均降低。其中，取食琥珀葡萄球菌处理的食物对马铃薯块茎蛾幼虫在24 h和48 h的相对生长率、相对取食量和近似消化率三个营养指标提高最显著，而食物利用率和食物转化率最低(图1)。表明马铃薯块茎蛾肠道可培养细菌对马铃薯块茎蛾幼虫取食有显著的促进作用。其中，琥珀葡萄球菌对马铃薯块茎蛾幼虫的取食消化具有更好的适应性。

表1 不同菌株对马铃薯块茎蛾营养指标的测定

续表1

图1 琥珀葡萄球菌对马铃薯块茎蛾营养指标的影响

4 讨论

昆虫肠道中栖居着大量的微生物，这些微生物影响宿主昆虫的生长发育、取食消化、抗药性等生理活动。因此，研究肠道微生物对昆虫营养指标的测定不仅能够直接反映肠道微生物在宿主昆虫肠道中发挥的作用，同时为探究宿主昆虫能够有效利用食物中的营养成分提供有效途径。Indiragandhi等[13]发现，小菜蛾(P.xylostella)肠道中粘质沙雷氏菌(S.marcescen)能促进幼虫的生长和发育。De等[7]发现，Erwinia.sp缩短了西花蓟马(F.occidentalis)的成熟时间而提高了宿主昆虫的产卵率。夏晓峰[14]发现，肠杆菌(Enterococcus.sp)提高了小菜蛾(P.xylostella)对毒死蜱的抗性。本研究发现马铃薯块茎蛾肠道内的粘质沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜盐谷氨酸杆菌(G.halophytocola)、粪产碱菌(A.aecalis)、琥珀葡萄球菌(S.succinus)和阿氏肠杆菌(E.asburiae)对马铃薯块茎蛾幼虫取食有显著的促进作用。其中，琥珀葡萄球菌(S.succinus)对马铃薯块茎蛾幼虫的取食消化有更好的适应。该结果进一步表明昆虫肠道细菌影响了宿主的取食消化能力，对宿主昆虫的取食具有较好的适应。

本研究利用重量法研究肠道细菌对马铃薯块茎蛾幼虫营养指标的影响，结果发现相对生长率、相对取食量和近似消化率3个营养指标均提高，但食物利用率和食物转化率均降低。产生这种现象的原因可能有二：其一是食用抗生素处理的食物后，使马铃薯块茎蛾肠道细菌的菌群发生了紊乱，消化生理发生了改变，饲喂马铃薯块茎蛾肠道产淀粉酶和纤维素酶细菌处理的食物后，恢复对马铃薯块茎蛾消化功能的代谢作用；其二是马铃薯块茎蛾通过机体内部生理调节结果，低的食物转化率和利用率可能是对取食量高一种生理平衡，高的食物转化率可能是对低消化率的一种生理补偿[15]。褚世海等[16]、郭婷婷等[17]对黑点切叶野螟(H.basalis)和二点委夜蛾(A.epigone)的研究也有类似的结果。