【摘要】：【目的】分析比較飼喂玉米Zea mays L.秸稈的白星花金龜Protaetia brevitarsis幼蟲中腸、后腸中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),挖掘腸道細(xì)菌在白星花金龜消化秸稈中的功能�！痉椒ā糠謩e提取健康白星花金龜3齡幼蟲10個樣品(5個中腸內(nèi)含物、5個后腸內(nèi)含物)腸道細(xì)菌總DNA,利用Illumina HiSeq技術(shù)對白星花金龜幼蟲中腸和后腸細(xì)菌的16S rDNA V4區(qū)序列進(jìn)行測序,統(tǒng)計樣品操作分類單元(operational taxonomic units,OTUs)數(shù)量,分析物種豐度、α多樣性和β多樣性,并將細(xì)菌群落信息映射到KEGG基因組數(shù)據(jù)庫,進(jìn)行細(xì)菌群落功能挖掘。【結(jié)果】共獲得白星花金龜3齡幼蟲腸道細(xì)菌1 062 897高質(zhì)量reads,聚類為2 441個OTUs,總共注釋到27個門,51個綱,77目,168科,326屬。在屬的分類階元上,中腸中以假單胞菌屬Pseudomonas為最優(yōu)勢屬,后腸中以脫硫弧菌屬Desulfovibrio為最優(yōu)勢屬。α多樣性分析表明,后腸群落多樣性更豐富;β多樣性分析結(jié)果顯示,后腸微生物群落更穩(wěn)定。細(xì)菌群落功能分析結(jié)果顯示,中腸、后腸細(xì)菌群落都含有降解秸稈相關(guān)的酶系,其中,中腸降解木質(zhì)素相關(guān)的通路更豐富,后腸降解纖維素的酶更多�！窘Y(jié)論】采用Illumina HiSeq測序技術(shù)明確了飼喂玉米秸稈的白星花金龜幼蟲中腸、后腸細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與特點,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了腸道細(xì)菌在白星花金龜秸稈消化過程中發(fā)揮的作用,相關(guān)研究結(jié)果將為白星花金龜消化秸稈的機制深入研究提供參考,為我國秸稈資源化利用提供新思路。
【圖文】：

636昆蟲學(xué)報ActaEntomologicaSinica60卷圖1白星花金龜3齡幼蟲腸道細(xì)菌優(yōu)勢門(A)和屬(B)相對豐度Fig．1Ｒelativeabundanceofdominantphylum(A)andgenus(B)ofgutbacteriainthe3rdinstarlarvaeofProtaetiabrevitarsis2．3白星花金龜幼蟲中腸和后腸細(xì)菌α多樣性分析稀釋曲線(rarefactioncurve)可以用來評價測序量是否足以覆蓋所有類群，并間接反映樣品中物種的豐富程度。當(dāng)曲線趨于平緩時，說明測序數(shù)據(jù)量合理，更多的數(shù)據(jù)量對發(fā)現(xiàn)新OTU的貢獻(xiàn)很小，反之則表明繼續(xù)測序還可能產(chǎn)生較多新的OTU，本研究各樣品的覆蓋度都在99%以上且各樣品的物種稀釋曲線趨于飽和(圖2)，，表明各樣品測序深度足夠。比較白星花金龜幼蟲中腸和后腸細(xì)菌群落的Shannon指數(shù)、Chao指數(shù)和Simpson指數(shù)發(fā)現(xiàn)，中腸和后腸微生物多樣性都具有顯著性差異;另外后腸細(xì)菌群落的Shannon平均指數(shù)和Chao平均指數(shù)均大于中腸，說明后腸微生物群落多樣性、豐富度都高于中腸;后腸細(xì)菌群落的Simpson平均指數(shù)低于中腸，說明后腸優(yōu)勢微生物更集中(表2)。2．4白星花金龜幼蟲中腸和后腸細(xì)菌β多樣性分析本研究通過PCoA(principalco-ordinatesanalysis)可視化方法觀察樣品間的多樣性差異，利用微生物群落多樣性進(jìn)行PCoA分析，發(fā)現(xiàn)樣品的組織來源是樣品間差異的主要原因。中腸5個樣品和后腸5個樣品分別聚集在不同的橢圓內(nèi)，之間沒有交集，表示中腸和后腸的細(xì)菌群落具有顯著差異，后腸橢圓內(nèi)的5個樣品之間的距離都小于中腸，可見后腸樣品間的微生物群落一致性更高。PC1和PC2分別表示對樣品差異貢獻(xiàn)率最大的兩個因素。β多樣性分析(圖3)是用來研究樣品之間在物種多樣性差異。但是unweightedPCoA與weightedPCoA在PC1上有較大差異，unweightedPCoA的PC1為23．0%，而weightedPCoA的PC1?

6期田小燕等:飼喂玉米秸稈的白星花金龜幼蟲腸道細(xì)菌多樣性637圖2白星花金龜3齡幼蟲中腸和后腸中細(xì)菌群落香濃指數(shù)稀釋曲線Fig．2ＲarefactioncurveofShannonindexofbacterialcommunitiesinthemidgutandhindgutofthe3rdinstarlarvaeofProtaetiabrevitarsis表2白星花金龜幼蟲中腸和后腸細(xì)菌多樣性指數(shù)Table2Alphadiversityindicesofthebacteriainthemidgutandhindgutofthe3rdinstarlarvaeofProtaetiabrevitarsis樣品Sample多樣性指數(shù)DiversityindexChao1Shannon2Simpson中腸Midgut1524．98±55．795．97±0．480．09±0．03后腸Hindgut1623．32±11．227．7±0．090．02±0．002P0．0090．0000．001圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差;P＜0．01表明組間存在極顯著差異(單因素方差分析)。Datainthetablearemean±SD．P＜0．01showsextremelysignificantdifferencesbetweengroups(one-wayANOVA)．秸稈的主要活性物質(zhì)，進(jìn)一步比較了各樣品在酶種類映射水平上的差異，結(jié)果顯示(圖3)樣品的組織來源是同樣是樣品間差異的主要原因，PC1為84.8%，說明中腸、后腸微生物群落差異進(jìn)一步在消化功能上反映出來。2．5白星花金龜幼蟲中腸和后腸細(xì)菌群落功能分析通過16SrDNA序列注釋信息映射KEGG基因組數(shù)據(jù)，可以獲得已測序細(xì)菌基因組編碼的酶以及代謝通路信息。秸稈中的主要成分包括纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素等。其中纖維素、半纖維素屬于多糖，其降解主要依賴糖苷酶和部分單加氧酶等(Johansen，2016)，而木質(zhì)素降解相對復(fù)雜，主要涉及芳香類化合物的降解途徑(Buggetal．，2011)按照KEGG基因組映射數(shù)據(jù)，中腸和后腸含有的糖苷酶有6-磷酸-β-葡糖苷酶、葡聚糖1，4-α-葡糖苷酶、葡聚糖1，6-α-葡糖苷酶、α-葡糖苷酶、寡聚-1，6-葡萄糖苷酶、β-葡糖苷

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