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取食猎物种类对异色瓢虫肠道微生物群落组成和多样性的影响

高萍

取食猎物种类对异色瓢虫肠道微生物群落组成和多样性的影响

高萍1
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  • 1. 南京农业大学
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摘要

异色瓢虫Harmoniaaxyridis(Pallas)是控制蚜虫和蚧虫为害的重要捕食性天敌,在这些猎物缺乏时往往捕食其他瓢虫(包括同种瓢虫)。迄今,对异色瓢虫的捕食行为进行了大量的研究。随着分子生物学技术的广泛应用,开始关注肠道微生物菌群与宿主营养生态学特性之间的关系。通常认为,单食性或寡食性动物的肠道菌群比较简单而稳定,广食性动物的肠道菌群复杂而多变。据此推测,广谱捕食性异色瓢虫的肠道菌群可能比较复杂而多变。但猎物如何影响异色瓢虫的肠道菌群,尚不得而知。 对此,本学位论文旨在揭示植食性猎物、同种瓢虫和异种瓢虫如何影响异色瓢虫的肠道微生物群落的组成和多样性。研究发现,异色瓢虫肠道微生物群落组成和多样性应对不同类型猎物表现出很强的可塑性,说明肠道菌群在异色瓢虫捕食营养生态学中可能发挥着重要作用。具体研究结果和结论概要如下。 1.取食粉蚧和蚜虫对异色瓢虫幼虫肠道菌群的影响 为明确取食不同类植食性昆虫对异色瓢虫幼虫肠道菌群的影响,分别用扶桑绵粉蚧Phenacoccussolenopsis(Tinsley)和豌豆修尾蚜Megourajaponica(Matsumura)饲喂异色瓢虫,运用高通量16SrDNA测序技术鉴定异色瓢虫幼虫的肠道菌群,比较取食两种不同猎物的宿主肠道菌群的组成和多样性。在异色瓢虫幼虫肠道中共发现肠微生物20个门、40个纲、100个目、163个科、301个属、390个种和449个基本分类单元(OTUs),其中,取食两种不同猎物之间的宿主肠道微生物在门级阶元上相同:均为变形菌门和厚壁菌门,但在属级阶元上不同,取食粉蚧的宿主瓢虫肠道内的优势属为腾冲菌属Vulcaniibacterium(28.45%)和假单胞菌属Pseudomonas(15.97%),取食蚜虫的宿主瓢虫的优势属为腾冲菌属(34.58%)和贪铜菌属Cupriavidus(29.46%)。对肠道微生物群落?-多样性的分析结果表明,取食粉蚧的宿主瓢虫肠道菌群的丰富度Chao指数为160.39,比取食蚜虫的宿主瓢虫菌群的(128.77)高24.56%;Shannon指数(2.43)比后者(1.74)高39.66%。对异色瓢虫肠道微生物群落?-多样性的分析结果表明,取食两种猎物之间的菌群明显分异。对异色瓢虫肠道微生物群落的功能用京都基因与基因组百科全书数据库(KEGG数据库)进行比对表明,取食两种不同猎物之间的宿主肠道微生物的功能相似。本研究结果说明,取食外来扶桑绵粉蚧的异色瓢虫幼虫肠道菌群比取食豌豆修尾蚜后的更为丰富、多样。 2.取食粉蚧和蚜虫对异色瓢虫成虫肠道菌群的影响 为明确取食不同类植食性昆虫对异色瓢虫成虫的肠道菌群有何影响,分别用扶桑绵粉蚧和豌豆修尾蚜饲喂异色瓢虫直至成虫羽化,运用高通量16SrDNA测序技术鉴定成虫的肠道菌群,比较取食不同猎物的宿主肠道微生物群落的组成和多样性。在异色瓢虫成虫的肠道内共发现28门、70纲、190目、317个、617属、903种和1223个基本分类单元,其中,取食两种猎物后的异色瓢虫成虫肠道细菌组成不同且多种细菌在丰度上存在显著差异,取食不同猎物的宿主肠道微生物的优势门相同,均为变形菌门;但优势属不同:取食粉蚧的初羽化瓢虫成虫的肠道菌群为腾冲菌属(20.12%),而取食蚜虫的为罗尔斯通氏菌属Ralstonia(23.87%);取食粉蚧的20d龄成虫的优势属为腾冲菌属(40.97%),取食蚜虫的优势属为肠杆菌属Enterobacter(70.61%)。对刚羽化异色瓢虫成虫肠道内微生物群落多样性进行的分析表明,?-多样性在取食不同猎物之间无显著差异,但取食粉蚧的宿主瓢虫肠道菌群的Shannon多样性指数(2.89)比取食食蚜虫的瓢虫的指数(2.12)高36.32%;取食不同猎物的瓢虫肠道微生物?-多样性已明显分异;但菌群的功能相似。对20d龄异色瓢虫成虫肠道内微生物群落进行的分析表明,取食粉蚧的瓢虫菌群的Chao丰富度指数(193.31)比取食蚜虫的瓢虫(70.70)高173.42%,Shannon指数(2.43)比后者(0.77)高215.58%;取食不同猎物的宿主瓢虫肠道菌群的?-多样性明显分异;取食粉蚧的异色瓢虫肠道菌群中与代谢功能相关的微生物类群多于取食蚜虫的宿主瓢虫,与环境信息处理功能相关的微生物少于取食蚜虫的宿主瓢虫。本研究结果说明,取食扶桑绵粉蚧的异色瓢虫成虫肠道菌群比取食豌豆修尾蚜的更为丰富、多样。 3.取食同种或异种瓢虫卵对异色瓢虫肠道菌群的影响 为探明取食同种、异种瓢虫是否影响异色瓢虫的肠道微生物群落组成和多样性,分别饲喂异色瓢虫卵、七星瓢虫卵和豌豆修尾蚜(对照),利用16SrDNA测序技术鉴定刚蜕皮的异色瓢虫四龄幼虫肠道内的微生物菌群。分析结果表明,取食同种卵的异色瓢虫幼虫肠道内的优势属为假单胞菌属Pseudomonas(39.57%),取食七星瓢虫卵的优势属为布赫纳氏菌属Buchnera(36.50%)。对异色瓢虫肠道菌群的?-多样性进行的分析结果表明,取食同种卵的宿主瓢虫肠道菌群的Chao指数(116.21)和取食七星瓢虫卵的瓢虫菌群的Chao(124.45)都小于对照(185.73),但Shannon指数(2.75)高于对照(1.70)和取食七星瓢虫卵的菌群指数(1.58)。对异色瓢虫肠道菌群的?-多样性进行的分析结果表明,三个取食处理之间在菌群多样性尚存在明显分异。基于KEGG数据库分析菌群功能的结果表明,取食同种卵的菌群中与代谢相关的微生物多于对照,而取食七星瓢虫卵的菌群中与代谢有关的微生物多于对照。研究结果说明,捕食同类或其他瓢虫会降低异色瓢虫肠道菌群的数量和种类。

关键词

异色瓢虫/菌群多样性/取食猎物种类/猎物-捕食者互作/集团内捕食

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授予学位

硕士

学科专业

植物保护;农业昆虫与害虫防治

导师

李保平

学位年度

2022

学位授予单位

南京农业大学

语种

中文

中图分类号

S4
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