草地贪夜蛾肠道细菌分离鉴定与功能初探

2022-06-15 13:45陈亚平杜鄂巍李亚红鲁智慧李浩桂富荣
南方农业学报 2022年3期
关键词:分离鉴定草地贪夜蛾

陈亚平 杜鄂巍 李亚红 鲁智慧 李浩 桂富荣

摘要:【目的】明确草地贪夜蛾幼虫肠道细菌的种类和功能,以诠释肠道细菌对草地贪夜蛾寄主植物适应性的影响,为揭示草地贪夜蛾的寄主适应机制及进一步预测其寄主谱扩张趋势提供依据。【方法】采用传统的微生物分离纯化方法对草地贪夜蛾肠道细菌进行分离纯化,对分离获得的细菌菌株进行16S rRNA序列同源性分析鉴定;利用筛选培养基对产生纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶及对苯酚有代谢能力的菌株进行初筛,并进一步用DNS法测定相关菌株产纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶的酶活性,用含苯酚的无机盐培养基培养菌株,检测菌株的苯酚降解效率。【结果】共分离获得45株细菌菌株,经同源序列比对分析,45株细菌菌株分属于3门5属8种,分别是厚壁菌门(Firmicutes)的葡萄球菌属(Staphylococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus),变形菌门(Proteobacteria)的克雷伯氏菌属(Klebsiella)和不动杆菌属(Acinetobacter),放线菌门(Acinobacteria)的短杆菌属(Curtobacterium),其中克雷伯氏菌属的丰度最高。45株菌株中有产纤维素酶菌株11株,酶活力最高的是变栖克雷伯氏菌菌株K3,为0.105±0.007 U/mL;产木聚糖酶菌株10株,酶活力最高的是枯草芽孢杆菌菌株B9,为1.090±0.468 U/mL;产果胶酶菌株5株,酶活力最高的是變栖克雷伯氏菌菌株K27,为0.193±0.047 U/mL;降解苯酚的菌株9株,降解速率最高的是沙福芽孢杆菌菌株B8,为(0.347±0.042)%。【结论】草地贪夜蛾幼虫肠道细菌的产酶菌株多样性较高,推测这是导致草地贪夜蛾寄主谱广,对寄主为害严重的原因之一。

关键词: 草地贪夜蛾;肠道细菌;分离鉴定;酶活测定;苯酚降解

中图分类号: S433.4                              文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2022)03-0821-09

Isolation,identification and functional analysis of intestinal bacteria of Spodoptera frugiperda

CHEN Ya-ping DU E-wei LI Ya-hong LU Zhi-hui LI Hao GUI Fu-rong

(1Plant Protection College,Yunnan Agricultural University/State Key Laboratory for Conservation and Utilization

of Bioresources in Yunnan, Kunming, Yunnan  650201, China; 2 Yunnan Plant Protection and Plant

Inspection Station, Kunming, Yunnan  650034, China)

Abstract:【Objective】To clarify the species and functions of intestinal bacteria of Spodoptera frugiperda and explain the effects of intestinal bacteria on the adaptability of S. frugiperda to host plants,so as to provide a theoretical basis for revealing the host adaptation mechanism of S. frugiperda and predict the expansion trend of host spectrum. 【Method】The intestinal bacteria of S. frugiperda were isolated and purified using the microbial isolation and purification methods,and the 16S rRNA gene sequence homology analysis was performed on the isolated bacterial strains. The strains that produced cellulase,xylanase,pectinase and metabolized phenol were preliminarily screened. And the cellulase,xylanase,pectinase production activities and metabolism of phenol were analyzed through DNS method. The strains were cultured in phenol-containing inorganic salt medium to detect their phenol degradation efficiency. 【Result】A total of 45 bacterial strains were isolated by comparative homologous sequence analysis,and they belonged to 5 genera of Firmicutes,Proteobacteria,and Acinobacteria,namely,Staphylococcus,Bacillus,Klebsiella,Acinetobacter and Colletotrichum,among which Klebsiella had the highest abundance. Among the 45 strains,11 strains could produce cellulase and K3 of Klebsiella had the highest enzyme activity of 0.105±0.007 U/mL; 10 strains could produce xylanase and B9 of Bacillus had the highest enzyme activity of 1.090±0.468 U/mL; 5 strains could produce pectinase K27 of Klebsiella had the highest enzyme activity of 0.193±0.047 U/mL; 9 strains could degrade phenol and B8 of Bacillus had the highest degradation rate of (0.347±0.042)%. 【Conclusion】Diversity of enzyme-producing strains of intestinal bacteria in S. frugiperda larvae is speculated to be one of the reasons for the wide host spectrum and serious damage to the host.

Key words: Spodoptera frugiperda; intestinal bacteria; isolation and identification; enzyme activity determination; phenolic degradation

Foundation items: National key Research and Development Program of China (2021YFD1400701)

0 引言

【研究意義】草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)属鳞翅目(Lepidoptera)夜蛾科(Noctuidae),原产于美洲热带和亚热带地区,是联合国粮农组织全球预警的跨境迁飞性重大害虫,目前已入侵全球100多个国家和地区(苏湘宁等,2020;Gui et al.,2020),给各地农业产业造成毁灭性打击。该虫于2019年1月侵入我国云南江城,是近年来入侵我国的重大农业害虫之一,位列农业农村部发布的一类农作物十大害虫之首。2020年草地贪夜蛾在我国27个省1423个县发生,发生面积超过133万ha,对我国粮食作物的安全生产构成极大威胁(田良恒等,2021;Wu et al.,2021)。草地贪夜蛾造成严重危害的重要原因之一是其寄主范围广,达76科353种(Montezano et al.,2018),且其寄主谱还在不断扩大,据报道,生姜、烟草和茶叶等多种具有较高经济价值的经济作物均是其潜在寄主(Lü et al.,2021)。草地贪夜蛾能在各种复杂的栖境中定殖和为害,与其较广的寄主谱及对寄主植物的有效利用密切相关,而肠道细菌在其对寄主的适应过程中发挥着重要作用。因此,研究草地贪夜蛾肠道可培养细菌群落结构和功能,有助于进一步研究肠道细菌在昆虫对寄主植物适应中的作用,为草地贪夜蛾的防控打下基础。【前人研究进展】昆虫肠道内的大量共生菌与其昆虫宿主一起作为一个共生体受到自然选择作用,在不同的环境及取食条件中,逐渐塑造出一个使昆虫机体适应环境及食物的肠道微生物群落,并且可能通过垂直传递被保留下来(Wilson et al.,2010),而肠道微生物也同时直接影响着昆虫宿主的生理活动,这些微生物与昆虫一起协同完成许多重要的功能。如可为昆虫提供营养(李丹红等,2017),蚜虫取食植物韧皮汁液,这些汁液缺乏蚜虫生存所必须的氨基酸,而蚜虫肠道共生菌则为其合成这些必须的营养物质(Wilson et al.,2010);在昆虫生长过程中必不可少的维生素,直接来源于食物的量无法满足其正常发育,不足的部分可由肠道细菌合成来进行补充(Jing et al.,2020)。对寄主植物营养成分的降解也主要由肠道微生物来完成,前人采用传统微生物分离方法从棉铃虫、小菜蛾和家蚕肠道中分离得到的可培养细菌有水解纤维素、木聚糖、果胶、淀粉和脂肪的能力(Anand et al.,2010;Briones-Roblero et al.,2017;Gandotra et al.,2018)。此外,昆虫对寄主植物进行利用还需应对植物内含有的次生代谢物质和防御性物质(Xu et al.,2016),如玉米根虫肠道细菌可保护其免受大豆叶片中的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的毒害,使玉米根虫能在食源缺乏的情况下取食大豆叶片(Chu et al.,2013);从舞毒蛾肠道中分离的不动杆菌属细菌可降解其主要寄主山杨分泌的有毒性的酚苷类化合物,从而保护昆虫在取食后不受毒性影响(Mason et al.,2016);毛健夜蛾的主要寄主植物是富含生物碱的石蒜科植物,其肠道内的克雷伯氏菌能降解生物碱,在其肠道内还分离到酪黄肠球菌,能耐受植物分泌的乳胶,可能对昆虫的肠道具有保护作用(Vilanova et al.,2016)。现已有研究关注到草地贪夜蛾的肠道微生物,研究内容多集中在草地贪夜蛾的分布区域和入侵阶段等因素对其肠道细菌群落的影响(唐运林等,2019;张凌英等,2020;张诗晟等,2020)。【本研究切入点】目前,草地贪夜蛾对寄主植物的适应能力与其肠道细菌功能之间的关系尚未见相关报道。【拟解决的关键问题】采用传统的微生物分离纯化方法对草地贪夜蛾的肠道细菌进行分离培养及鉴定,并验证其对自身无法降解的食物成分(纤维素、木聚糖、果胶及酚类)的降解能力,为草地贪夜蛾肠道细菌响应寄主植物的不同营养成分及次生物质胁迫研究提供参考,也为揭示其寄主适应机制及进一步预测寄主谱扩张趋势提供依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

1. 1. 1 供试虫源 草地贪夜蛾采自云南省玉溪市(东经101°58′,北纬23°35′,海拔421 m),在实验室内用自主栽培的玉米叶片饲养10代以上[饲养温度(27±0.5)℃,相对湿度(70±5)%,光周期L∶D=16 h∶8 h]。成虫羽化后,以1∶1的雌雄比配对,取同一雌虫产下的卵粒进行试验。

1. 1. 2 主要试剂及培养基 LB培养基:蛋白胨10 g,酵母提取物5 g,NaCl 10 g,琼脂15 g,水1 L;营养琼脂培养基(NA):牛肉膏3 g,蛋白胨10 g,NaCl 5 g,琼脂15 g,水1 L;沙门菌培养基(SS):牛肉粉5 g,蛋白胨5 g,三号胆盐3.5 g,琼脂15 g,乳糖10 g,柠檬酸钠8.5 g,硫代硫酸钠8.5 g,柠檬酸铁1 g,中性红0.025 g,煌绿0.00033 g,水1 L;纤维素筛选培养基:羧甲基纤维素钠10 g,蛋白胨1 g,(NH)SO 4 g,NaCl 1 g,KHPO 2 g,MgSO·7HO 0.4 g,琼脂20 g,水1 L,pH 7.0;木聚糖筛选培养基:木聚糖8 g,酵母粉1 g,(NH)SO 4 g,KHPO 2 g,NaCl 0.5 g,MgSO·7HO 0.5 g,琼脂20 g,水1 L,pH 7.0;果胶筛选培养基:果胶粉10 g,酵母粉1 g,(NH)SO 4 g,KHPO 1 g,KCl 0.5 g,MgSO·7HO 0.4 g,FeSO 0.01 g,琼脂20 g,水1 L,pH 7.0;苯酚降解培养基:苯酚0.1 g,KHPO 1 g,KHPO 0.3 g,MgSO·7HO 0.1 g,NaCl 1 g,NHNO 1 g,琼脂20 g,水1 L,pH 7.0;纤维素酶鉴定培养基:羧甲基纤维素钠5 g,(NH)SO 2 g,NaCl 1 g,KHPO 2 g,MgSO·7HO 0.2 g,CaCl 0.1 g,琼脂20 g,水1 L,pH 7.0;木聚糖酶鉴定培养基:木聚糖5 g,(NH)SO 2 g,KHPO 2 g,NaCl 1 g,MgSO·7HO 0.2 g,琼脂20 g,水1 L,pH 7.0;果胶酶鉴定培养基:果胶粉5 g,(NH)SO 2 g,KHPO 1 g,NaNO 3 g,KCl 0.5 g,MgSO·7HO 0.4 g,FeSO 0.01 g,琼脂20 g,水1 L,pH 7.0;无机盐培养基(MSM):苯酚0.1 g,KHPO 1 g,KHPO 0.3 g,MgSO·7HO 0.1 g,NaCl 1 g,NHNO 1 g,水1 L,pH 7.0。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 草地贪夜蛾中肠细菌分離 取5头健康且生长发育程度较一致的草地贪夜蛾5龄幼虫,饥饿处理24 h左右使其排空肠道内食物残渣。用无菌水冲洗后浸入75%酒精溶液中1 min,然后用无菌水清洗虫体3次,放入灭菌培养皿中,用尖头镊轻轻拉拽以取出完整的肠道,去除前肠、后肠及马氏管,将中肠置于2 mL无菌冻存管中,加入少量磷酸缓冲液后用镊子轻轻捣碎,匀浆,补充磷酸缓冲液至1 mL。将含草地贪夜蛾中肠的悬液分别稀释至10-3、10-4和10-5后备用,并各取100 μL分别涂布于LB、NA和SS固体培养基上(黄秀梨和辛明秀,2008),各设3次重复,置于30 ℃培养箱培养24~48 h。选取菌落数量适中的培养皿,用接种环挑取不同形态特征的单菌落,经5次划线得到纯培养菌株,置于2 mL液体培养基冻存管中,30 ℃下180 r/min恒温摇床培养24 h,添加50%的甘油后置于-80 ℃超低温冰箱中保存(郑亚强等,2017)。

1. 2. 2 草地贪夜蛾肠道细菌DNA提取及PCR扩增

按照DNA提取试剂盒[天根生物科技(北京)有限公司]的操作步骤提取肠道细菌DNA。以提取得到的细菌基因组DNA为模版,使用通用引物27F(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3')/1492R(5'-CTA CGGCTACCTTGTTACGA-3')进行16S rRNA PCR扩增。反应体系25.0 µL:RCR Mix 12.5 µL,DNA模板1.0 µL,上、下游引物各1.0 µL,ddH2O补足至25.0 µL。扩增程序:94 ℃预变性5 min;94 ℃ 30 s,52 ℃ 30 s,72 ℃ 50 s,进行30个循环;72 ℃延伸10 min。反应完成后,用1%琼脂糖凝胶电泳检测后送至上海擎科生物科技有限公司进行测序。

1. 2. 3 草地贪夜蛾肠道细菌菌株分子鉴定及系统发育分析 对所有样本的有效标签进行聚类,默认相似性大于97%即定义为一个操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU),统计各分类水平的物种在每个样本中的相对丰度。将可培养分离的菌株获得的16S rRNA序列与GenBank中已知序列进行BLAST同源比对,下载GenBank中同源性较高序列,利用MEGA X10.0.2,使用邻接法(Neighbor-joining,NJ)进行1000次补偿计算,构建系统发育进化树。

1. 2. 4 草地贪夜蛾肠道细菌对纤维素、木聚糖和果胶降解功能分析 将分离纯化获得的菌株分别点接到纤维素筛选培养基、木聚糖筛选培养基和果胶筛选培养基(黄秀梨和辛明秀,2008),每株菌株设3个重复,将各培养基平板倒置于恒温培养箱中30 ℃培养72 h,筛选出能在上述培养基中生长的菌株。将筛选培养基上生长的菌株分别点接至纤维素酶鉴定培养基、果胶酶鉴定培养基和木聚糖酶鉴定培养基,并放置于恒温箱中30 ℃培养7 d后,分别使用刚果红、溴酚蓝和卢戈式碘液进行染色,观察菌落周围是否产生透明圈。将有产酶活性的菌株,分别采用DNS法测定相关菌株产纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶的酶活性。

1. 2. 5 草地贪夜蛾肠道细菌对苯酚的降解功能分析 将分离纯化获得的菌株接种到苯酚降解培养基上。将培养基平板倒置于恒温培养箱中30 ℃培养72 h。将能在苯酚降解培养基上生长的菌株接种到含苯酚的无机盐培养基中于37 ℃下200 r/min摇床培养,采用分光光度计比色法检测苯酚降解效率。

1. 3 统计分析

试验数据应用SPSS 19.0进行单因素方差分析(One-way ANOVA),采用Duncan’s多重比较分析各菌株间同一种酶活性的差异。

2 结果与分析

2. 1 草地贪夜蛾肠道细菌分离结果

从各类培养基上共获得菌落形态相异的45株菌株,将获得的16S rRNA序列与GenBank数据库中已知序列进行比对,结果见表1。45条序列与5个属的16S rRNA序列同源性较高,序列相似性在99%以上,菌株分别属于3门5属8种,分别为:厚壁菌门(Firmicutes)的葡萄球菌属(Staphylococcus)和芽孢杆菌属(Bacillus);变形菌门(Proteobacteria)的克雷伯氏菌属(Klebsiella)和不动杆菌属(Acinetobacter);放线菌门(Acinobacteria)的短杆菌属(Curtobacterium)。

2. 2 草地贪夜蛾肠道细菌系统发育分析结果

对测序获得的草地贪夜蛾肠道细菌16S rRNA序列进行系统进化分析,结果(图1)表明,其肠道细菌主要由两大类群组成,系统发育进化树共分为两大支:菌株S7、S22、S23和S26与其他已知的葡萄球菌属菌株聚为一小支,B1、B8和B9与其他芽孢杆菌属的菌株聚为一小支,这2个分支构成厚壁菌门,并与放线菌门短杆菌属的菌株C11聚为一大支;克雷伯氏菌属的菌株K20与不动杆菌属的菌株A30聚为变形菌门的一大支。

2. 3 草地贪夜蛾肠道细菌产纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶活性分析结果

将分离获得的45株细菌菌株分别接种到纤维素酶、果胶酶和木聚糖酶筛选培养基上,共筛选出产酶菌株19株(图2),占总分离菌株数的42.2%。其中,产纤维素酶菌株11株,分别隶属于厚壁菌门、变形菌门和放线菌门中葡萄杆菌属的腐生葡萄球菌和木糖葡萄球菌,芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌,克雷伯氏菌属的变栖克雷伯氏菌,短杆菌属的极小短杆菌;10株产木聚糖酶菌株,分别隶属于厚壁菌门、变形菌门和放线菌门中芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌,克雷伯氏菌属的变栖克雷伯氏菌,不动杆菌属的约氏不动杆菌,短杆菌属的极小短杆菌;5株产果胶酶菌株,分别隶属于厚壁菌门、变形菌门和放线菌门中葡萄球菌属的表皮葡萄球菌,芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌,克雷伯氏菌属的变栖克雷伯氏菌,不动杆菌属的约氏不动杆菌,短杆菌属的极小短杆菌(表2)。

将产酶菌株分别接种至LB液体发酵培养基中,于30 ℃下250 r/min培养3 d后测定其发酵液中相关酶活性,结果(表2)显示,产纤维素酶活性最高的菌株是变栖克雷伯氏菌K3,为0.105±0.007 U/mL,其次为C4、B9和B29,4株菌株间产纤维素酶活性差异不显著(P>0.05,下同),且均显著高于其他产纤维素酶菌株的酶活性(P<0.05,下同);产木聚糖酶活性最高的菌株是枯草芽孢杆菌B9,为1.323±0.635 U/mL,显著高于K36菌株外的其他产木聚糖酶菌株的酶活性;产果胶酶活性最高的菌株是变栖克雷伯氏菌K27,为0.193±0.047 U/mL,显著高于其他产果胶酶菌株的酶活性。

2. 4 草地贪夜蛾肠道细菌对苯酚降解能力分析结果

分离获得的45株细菌菌株中有9株可降解苯酚(表2),分别隶属于厚壁菌门、变形菌门和放线菌门中葡萄杆菌属的表皮葡萄球菌,芽孢杆菌属的沙福芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌,克雷伯氏菌属的变栖克雷伯氏菌,不动杆菌属的约氏不动杆菌,短杆菌属的极小短杆菌。其中,沙福芽孢杆菌B8对苯酚的降解速率最高,为(0.347±0.042)%,显著高于K20菌株外的其他7株菌株。

3 讨论

昆虫与寄主植物的协同进化机制较多,其中肠道微生物群落在其协同进化过程中发挥着重要作用,如对植物细胞壁的降解、营养物质代谢及植物防御性次生物质的耐受等。研究发现,白蚁的肠道细菌为白蚁提供了高活性的纤维素酶,催化植物细胞壁转化为可利用的发酵产品,以弥补其自身缺乏木质纤维素降解基因的不足(Warnecke et al.,2007),从而使昆虫能补充其自身生长所需的营养;此外,白蚁的肠道细菌还可将宿主产生的含氮废弃物或大气氮合成氨,提供给昆虫必须的氨基酸和维生素(Calderón-Cortés et al.,2012)。果胶是构成植物细胞壁的重要成分,Jing等(2014)在意大利蜜蜂的肠道中发现了能降解果胶的共生菌。酚类是植物中最广泛也是最重要的一种防御性次生物质,会影响昆虫对食物的消化吸收并诱导活性氧产生,活性氧对许多鳞翅目昆虫有很强的毒性。夏晓峰(2014)发现小菜蛾在食物消化过程中,肠杆菌能对进入中肠的有毒酚类进行有效降解,而这些肠道细菌对特定食物进行分解代谢、提高宿主繁殖力及其与昆虫宿主基因间的交流互补,促使昆虫随着寄主植物发生协同进化(Bevins and Salzman,2011),因此,從昆虫肠道细菌的角度来研究昆虫的食性具有重要意义。

本研究采用传统微生物分离纯化方法,从草地贪夜蛾5龄幼虫中肠中分离得到分属3门5属8种的45株细菌菌株,测序结果显示,45株菌株中有25株属于变形菌门,15株属于厚壁菌门,5株属于放线菌门。在门水平上,本研究中变形菌门和厚壁菌门是草地贪夜蛾幼虫中肠细菌中的优势门,与其他昆虫肠道细菌的优势类群一致,说明昆虫肠道细菌的结构具有一定的保守性。在属和种水平上,本研究发现草地贪夜蛾幼虫肠道优势细菌隶属克雷伯氏菌属,与前人对重庆及云南其他地区的研究结果一致。唐运林等(2019)从重庆地区的草地贪夜蛾幼虫肠道中分离到8个属的细菌,其中克雷伯氏菌属丰度最高;李青晏等(2020)对云南蒙自的草地贪夜蛾幼虫和成虫中肠细菌进行分离培养,发现幼虫肠道中克雷伯氏菌属丰度最高;张志红等(2020)研究表明,云南芒市草地贪夜蛾幼虫肠道的优势种细菌为变栖克雷伯氏菌。而Acevedo等(2016)采用传统微生物培养方法对美国草地贪夜蛾种群进行研究,发现其3龄幼虫肠道中主要的细菌种类为菠萝泛菌、德维希肠杆菌、奎尼沃纳沙雷氏菌、解鸟氨酸拉乌尔菌、产酸克雷伯氏菌和分散泛菌;Almeida等(2017)从巴西草地贪夜蛾肠道中发现7属10种细菌,其中铅黄肠球菌和蒙氏肠球菌为优势种。国内外草地贪夜蛾种群幼虫肠道可培养细菌种类与优势种类的差异,可能与地理环境有关。

此外,入侵云南的草地贪夜蛾种群基因型是C型(玉米型) (张磊等,2019;Gui et al.,2020),在云南主要为害玉米,而克雷伯氏菌普遍存在于玉米的根茎及种植土壤中,与植物在长期进化过程中形成了密切的合作关系(李梦娇等,2014),提示云南草地贪夜蛾肠道克雷伯氏菌可能来源于寄主植物或由寄主植物介导的根际土壤。在本研究中,产纤维素酶和果胶酶活性最高的肠道菌株也为克雷伯氏菌,表明草地贪夜蛾取食玉米后克雷伯氏菌可在其肠道中稳定定殖并协助宿主昆虫提高对寄主植物的利用效率。已有研究证实植食性昆虫的微生物出现在寄主植物上和植物根际土壤中,是由于植物可直接影响其种植土壤的微生物群落结构,继而影响昆虫肠道微生物组成,昆虫肠道微生物、植物共生微生物及植物根际土壤微生物之间可能发生传递(Chi et al.,2005;Sugio et al.,2015)。Priya等(2012)研究发现,棉铃虫幼虫肠道细菌群落的结构与其寄主植物叶际细菌群落相似,表明寄主植物是昆虫肠道细菌的重要来源。然而,寄主植物及其内生菌在进入昆虫肠道后协助昆虫适应多样化的寄主植物的生理代谢机制尚需进一步探究。

本研究在分离获得的45株细菌中筛选得到20株产酶和苯酚降解菌株,能降解纤维素的有3门4属5种11株,能降解木聚糖的有3门4属4种10株,能降解果胶的有3门5属5种5株,能降解苯酚的有3门5属6种9株,产酶菌株多样性较高,并且数量在分离获得的肠道细菌中所占比例较高。同属鳞翅目的家蚕幼虫肠道细菌产纤维素酶菌株分别有葡萄球菌属、芽孢杆菌属和不动杆菌属(李冠楠等,2014);小菜蛾肠道细菌中则主要由肠杆菌和肉杆菌来执行食物消化及对植物酚类解毒代谢的功能(夏晓峰,2014);椰心叶甲肠道菌群只有芽孢杆菌属能降解纤维素和木聚糖,此外带化红球菌能降解木聚糖(章雨璐等,2021)。相比而言,草地贪夜蛾肠道细菌中可行使营养成分降解及植物次生物质代谢的细菌种类更丰富,这可能是导致草地贪夜蛾对寄主适应性强且食性高度多样化的潜在原因。郑亚强等(2017)从马铃薯块茎蛾肠道分离出4门8属的细菌菌株,对纤维素、木聚糖和果胶等3种大分子物质均无降解能力,但获得多株具有较强淀粉酶活性的菌株,这可能是马铃薯块茎蛾为适应高淀粉食物而形成的特有菌属;椰子织蛾多取食棕榈科植物的老硬叶片,其中纤维素、木聚糖等难降解物质占比高于幼嫩叶片,涂艳等(2020)从椰子织蛾肠道中分离培养出多株具有较高纤维素酶及木聚糖酶活性的菌株,表明肠道细菌功能与其主要取食的寄主植物部位及营养成分有直接关系。

4 结论

通过传统微生物分离纯化方法从草地贪夜蛾幼虫肠道分离获得3门5属8种共45株细菌,其中有20株细菌可行使营养成分降解及植物次生物质代谢的功能,产酶菌株的多样性较高,推测这是导致草地贪夜蛾寄主谱广,对寄主为害严重的原因之一。

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(責任编辑 麻小燕)

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