摘要
植物是影响植食昆虫肠道菌群的组成和结构的关键因素之一。然而，植物是否通过肠道菌群影响植食昆虫的生长发育及适合度及其机制尚不清晰。柳蓝叶甲（Plagiodera versicolora）是一种重要林业害虫，主要危害杨柳科植物，以叶片为食。前期研究发现肠道细菌可参与并影响叶甲与植物的互作。本研究拟探究寄主植物介导的肠道细菌群落差异对柳蓝叶甲生长发育的影响。 在本研究中，我们设置了两种寄主植物：杨树处理组（Pa）和柳树处理组（Sa）。随后分别进行了如下探究：（1）通过体重和发育历期分析，探究寄主植物差异对有菌和无菌柳蓝叶甲生长发育的影响；（2）利用 qPCR 技术和 16S rRNA基因测序，解析寄主植物差异对柳蓝叶甲肠道菌群组成和丰度的影响，并尝试筛选出对柳蓝叶甲生长发育至关重要的候选细菌；（3）运用细菌分离鉴定和细菌回接等实验方法，对筛选出的候选关键细菌的功能进行验证。结论如下： 1、相较于取食杨树叶片（Pa），取食柳树叶片的柳蓝叶甲幼虫具有更大的体重，且其发育周期更短。然而，去除肠道微生物后，上述指标均无显著性差异。 我们发现，Pa组的 1 龄幼虫平均体重为 0.500 mg，与 Sa组无差异（0.504 mg）。Pa组2 龄幼虫平均体重为 2.192 mg，与 Sa 组有显著差异（2.455 mg）。Pa组 3 龄幼虫平均体重为 6.968 mg，与 Sa组有显著差异（39.242 mg）。幼虫化蛹后，Sa组平均蛹重为 7.516 mg，Pa组平均蛹重为 6.968 mg。幼虫发育至成虫所需发育时间也有差异，Sa组 1 龄时间平均 43.9 h，2 龄 58.8 h，3 龄至化蛹 100.1 h。Pa组 1 龄时间平均 44.1 h，2 龄 56.6 h，3 龄至化蛹 96.1 h。这些结果说明柳蓝叶甲取食柳树比取食杨树更重，发育时间更短。去除肠道细菌后 Pa 组 1 龄幼虫平均体重在 0.42 mg，Sa组平均体重在0.43 mg。2 龄幼虫 Pa组平均体重为 2.25 mg，Sa组平均体重为 2.25 mg。3龄幼虫Pa组平均体重为 6.60 mg，Sa组 3 龄幼虫的平均体重为 7.07 mg。Sa组平均蛹重为 7.516 mg，Pa组平均蛹重为 6.968 mg。两组指标均无显著性差异（P ＞ 0.05）。 2、寄主植物差异显著影响柳蓝叶甲肠道菌群的组成和丰度。 喂食杨树叶的柳蓝叶甲体内的细菌数量在各个龄期都显著高于喂食柳树叶的组。通过微生物多样性测序方法对不同寄主植物喂食的柳蓝叶甲肠道菌群进行了分析。测序结果显示：摄食杨树叶片的 1 龄幼虫肠道微生物群落中，克雷伯氏属（Klebsiella）和肠杆菌属（Enterobacter）为优势菌属。而在摄食柳树叶片的同龄幼虫中，克雷伯氏属和罗森伯格氏属（Rosenbergiella）占据优势地位。对于2龄幼虫，摄食杨树叶片的样本中，肠杆菌属成为最主要的菌属；相对地，摄食柳树叶片的2龄幼虫肠道微生物以罗尔斯通菌属（Ralstonia）为主。到了3龄幼虫阶段，无论是取食杨树还是柳树叶片，克雷伯氏属和肠杆菌属再次成为肠道中的优势菌属。柳蓝叶甲在不同寄主植物上的肠道微生物群物种差异分析显示在1龄和2龄幼虫中，取食不同寄主植物（杨树和柳树）时，罗森伯格氏属的细菌丰度存在显著差异。由此我们推测柳蓝叶甲在柳树上适合度更高可能和罗森伯格氏属有关。 3、喂食柳树叶的柳蓝叶甲肠道内 Rosenbergiella nectarea 能够促进柳蓝叶甲的生长发育。 根据微生物多样性测序结果，我们选择了在喂食柳树柳蓝叶甲体内较多的 R. nectarea ，以及在进行肠道细菌分离过程发现的在喂食杨树的柳蓝叶甲体内较多的Pantoea anthophila 和已有的较多文献报道对昆虫生长发育有促进作用的菌株Enterobacter ludwigii 进行细菌功能验证。总的来说，R. nectarea 对喂食柳树和杨树的幼虫的生长发育有促进作用；而 E. ludwigii 对喂食柳树的柳蓝叶甲有促进生长的作用，对杨树来说没有影响；P. anthophila 对喂食柳树幼虫没有影响，对喂食杨树幼虫来说有不利影响。 这一发现揭示了寄主植物引发的肠道细菌群落变化与柳蓝叶甲生长发育之间的关联，为揭示寄主植物-微生物-宿主相互作用机制提供了重要线索。
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