【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、后腸中細菌群落結構,挖掘腸道細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)腸道細菌總DNA,利用Illumina HiSeq技術對白星花金龜幼蟲中腸和后腸細菌的16S rDNA V4區(qū)序列進行測序,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,并將細菌群落信息映射到KEGG基因組數(shù)據(jù)庫,進行細菌群落功能挖掘�！窘Y果】共獲得白星花金龜3齡幼蟲腸道細菌1 062 897高質量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多樣性分析結果顯示,后腸微生物群落更穩(wěn)定。細菌群落功能分析結果顯示,中腸、后腸細菌群落都含有降解秸稈相關的酶系,其中,中腸降解木質素相關的通路更豐富,后腸降解纖維素的酶更多。【結論】采用Illumina HiSeq測序技術明確了飼喂玉米秸稈的白星花金龜幼蟲中腸、后腸細菌群落結構與特點,進一步發(fā)現(xiàn)了腸道細菌在白星花金龜秸稈消化過程中發(fā)揮的作用,相關研究結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昆蟲學報ActaEntomologicaSinica60卷圖1白星花金龜3齡幼蟲腸道細菌優(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菌多樣性637圖2白星花金龜3齡幼蟲中腸和后腸中細菌群落香濃指數(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±標準差;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，進一步比較了各樣品在酶種類映射水平上的差異，結果顯示(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)，而木質素降解相對復雜，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

【相似文獻】

相關期刊論文 前4條

1 張德民,段桂春;白星花金龜為害玉米初步觀察[J];昆蟲知識;1986年06期

2 徐明旭;高國富;楊壽運;孫捷;張崇星;徐春花;呂毅;張克云;;白星花金龜(Protaetia brevitarsis)幼蟲抗菌物質的分離純化[J];生命科學研究;2008年01期

3 范麗清;白星花金龜捕食落葉松毛蟲蛹[J];昆蟲知識;2004年02期

4 ;[J];;年期

相關會議論文 前5條

1 龔尚芝;肖海云;劉紅;;奎屯地區(qū)白星花金龜發(fā)生規(guī)律及防治研究[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長第十一屆中國科協(xié)年會論文集（1）[C];2009年

2 許建軍;劉忠軍;郭文超;吐爾遜·阿合買提;何江;;白星花金龜在新疆為害、擴散趨勢及其防治技術初探[A];植物保護與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——中國植物保護學會2007年學術年會論文集[C];2007年

3 羅晨;郭曉軍;張芝利;;白星花金龜?shù)陌l(fā)生為害及防治[A];植物保護科技創(chuàng)新與發(fā)展——中國植物保護學會2008年學術年會論文集[C];2008年

4 朱富春;;召陵區(qū)玉米白星花金龜發(fā)生規(guī)律及綜合防治措施[A];河南省植保學會第十次、河南省昆蟲學會第九次、河南省植病學會第四次會員代表大會暨學術討論會論文集[C];2013年

5 徐春明;楊曉芝;張冬菊;耿鳳芝;;果園白星花金龜及其綜合防治研究[A];當代昆蟲學研究——中國昆蟲學會成立60周年紀念大會暨學術討論會論文集[C];2004年

相關重要報紙文章 前4條

1 付凡軍;我區(qū)又發(fā)現(xiàn)9種白星花金龜寄主植物[N];新疆科技報(漢);2009年

2 記者 付凡軍;葡萄園里須防白星花金龜[N];新疆科技報(漢);2010年

3 ;向日葵白星花金龜?shù)姆乐蝃N];陜西科技報;2012年

4 記者 楊峻發(fā);農(nóng)技專家呼吁防治[N];吐魯番報(漢);2009年

相關碩士學位論文 前6條

1 張倩;取食平菇菌糠的白星花金龜生物學研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學;2015年

2 索中毅;不同地理種群白星花金龜親緣關系的鑒定[D];新疆農(nóng)業(yè)大學;2015年

3 尹素真;Cu、Zn對白星花金龜幼蟲的毒性效應[D];山東農(nóng)業(yè)大學;2016年

4 吐努合.哈米提;吐魯番地區(qū)白星花金龜?shù)陌l(fā)生規(guī)律及綠色防控技術研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學;2011年

5 楊誠;白星花金龜生物學及其對玉米秸稈取食習性的研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學;2014年

6 徐明旭;白星花金龜幼蟲血淋巴抗菌物質的分離、純化及其PGRP-S基因的克隆分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2008年

本文編號：2585196