微生物共生体和宿主之间的相互作用,Geocoris pallidipennis

文摘

微生物之间的相互作用共生体和Geocoris pallidipennis (Costa)调查。研究了微生物在宿主昆虫共生体,G。由16 s rDNA pallidipennis序列分析。结果表明,g . pallidipennis沃尔巴克氏体属,主要共生菌乳酸菌和无教养的细菌。微生物在g . pallidipennis共生体生理学和主机的发展带来深远的影响。1日龄发育时间,5日龄和g . pallidipennis preoviposition利福平治疗(去除微生物共生体)与控制相比大大延长。此外,女性的体重,女性每天和平均产蛋卵孵化率治疗(去除微生物共生体)显著低于对照组。从目前的研究结果表明,微生物共生体g . pallidipennis大大有利影响宿主的生理机能,促进g . pallidipennis的生长和繁殖能力。

关键字

Geocoris pallidipennis沃尔巴克氏体属,生长,繁殖能力

介绍

微生物共生体是特殊的微生物与宿主,长期生活在一起。主机提供合适的环境和营养的共生菌(1- - - - - -4]。共生菌可能提供主机与必需氨基酸和其他营养物质的生物合成(5,6),共生细菌还可以帮助主人降解有害物质(7,8]。昆虫共生菌增长发挥着重要作用,发展,食物消化,营养吸收和环境适应宿主昆虫(9- - - - - -12]。此外,鸡蛋的共生细菌扩散到细胞质中调节昆虫的生长和卵巢发育主机也报道(13,14]。

沃尔巴克氏体属是最著名的共生细菌宿主昆虫(15]。的在fection rate of沃尔巴克氏体属在昆虫、螨、甲壳类动物和线虫(16,17)是很常见的(18- - - - - -20.]。维内特et al。21]报道的多样性和发病率细菌共生体瓢虫甲虫,和得出结论,立克次氏体沃尔巴克氏体属和螺原体都可以找到在瓢虫甲虫。菊池和Fukatsu(2003)的存在进行了探讨沃尔巴克氏体属半翅目昆虫和显示一些新颖的血统沃尔巴克氏体属。派克和Kingcombe(2009)显示沃尔巴克氏体属负责一个巨大的各种各样的生殖特性。沃尔巴克氏体属在果蝇物种还导致细胞质incompatility [22),在白纹伊蚊加速胞质驱动(23]。此外,沃尔巴克氏体属在d .腹明显的有利影响存活率和繁殖能力24]。此外,繁殖[25)和人口整合(26),鸡蛋和幼虫存活率(27,28也增强了沃尔巴克氏体属。因为沃尔巴克氏体属的改变宿主生殖的能力,沃尔巴克氏体属可能有潜在的在生物防治中的应用。

Geocoris pallidipennis(哥)是一种重要的食肉的半翅类昆虫,长蝽科。它是很多害虫的重要天敌,它可以捕食的蚜虫、叶蝉、棉铃虫卵和小的鳞翅目幼虫。郑董和(1996)(29日)发现g . pallidipennis是一个主要天敌控制害虫的棉花田。几的形态特征、生物学、生态学和食肉的功能g . pallidipennis据报道(30.,31日]。但是,没有交互的沃尔巴克氏体属和g . pallidipennis据报道。这项研究的目的是描述微生物共生有机体的社区g . pallidipennis,并评估是否共生体可能重要的主机开发和繁殖。

方法

16 s rDNA序列分析:基因组DNA分离g . pallidipennis(Tiangen TIANamp基因组DNA的工具包^®、北京、中国)和用作模板。高保真的Taq (TransGen生物技术,北京)是用于以下PCR。引物是27 R F (5“-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3”)和1492年(5“-TACGGTTACCTTGTTACGACTT-3”) (32](合成生物工程的北京,中国)。每个反应是运行30周期。反应在每个周期在94°C变性30年代,退火51.3°C 45 s在72°C和扩展2分钟(10分钟过去周期扩展)。PCR检测到1%的产品凝胶电泳和克隆到PMD19-T向量(Takala,大连,中国)构建重组向量。PCR验证发现的阳性克隆测序到DH5a (TransGen生物技术,北京)主管细胞electrotransformation之后。阳性克隆的质粒被TIANprep迷你质粒工具包(Tiangen提取^®,北京),分析了限制性内切酶MspI (Tiangen^®,北京,中国)。酶系统包括以下:质粒4μl 10×T缓冲2μl, BSA 2μl MspI 1μl ddH2O 11μl。酶反应是在37°C 16 h。消化产品分离的电泳凝胶2%。

宿主昆虫、治疗和样品制备:宿主昆虫的殖民地g . pallidipennis最初成立于2010年的实验室与个人收集小越河附近,在北京。g . pallidipennis在人工饲养的饮食(34]。新孵化的g . pallidipennis仙女在同一天被用于研究在人工饲料饲养(25±1)°C与十六(L: D)光周期下(70±5)% RH气候孵化器。治疗是0.3毫克/毫升利福平(35](Jiangchen,北京)添加到饮食和混合人工去除微生物共生体g . pallidipennis、人工饮食没有抗生素被用作控制。的g . pallidipennis连续纸的治疗和控制两代人。然后,五4^th龄仙女收集并提取基因组DNA。基因组DNA作为模板、引物是WSP 81 f (5 ' -TGGTCCAATAAGTGATGAAGAAAC-3 ')和691 r (5‘-AAAAATTAAACGCTA CTCCA-3”) (36,37]PCR扩增,每个反应是运行30周期。反应在每个周期在94°C变性30年代,退火44.6°C 45 s在72°C和扩展2分钟(7分钟过去周期扩展)。PCR检测的产品1%琼脂糖凝胶电泳。

微生物共生体对主机的影响增长:检测微生物的影响共生体的成长g . pallidipennis宿主昆虫从上述治疗或控制两代人被允许产生后代,一窝刚孵出的小仙女被单独放置在圆柱形有机玻璃管(2厘米直径4厘米高度)。管的一端与棉花和另一端密封充满了人工的饮食。刚孵出的仙女在同一时间收集和检查每天下午6点的开发时间(天),直到成人。每个龄期的开发时间被记录,成年人的preoviposition时间也被记录下来。所有实验昆虫饲养在(25±1)°C十六(L: D)光周期下(70±5)% RH气候孵化器。实验设计是完全随机30复制治疗和控制,分别。以下数据是评估:发育时间从鸡蛋到成年;preoviposition时间;体重新出现的成年人。

影响微生物在宿主生殖共生体:微生物的影响调查的共生体在鸡蛋的生产g . pallidipennis,宿主昆虫从上述治疗或控制两代人被允许产生后代,新出现的成年人体重使用梅特勒微量天平(Saiduolisi、德国)(0.1 mg灵敏度),一男一女成人被配对和饲养在一个塑料碗(直径9厘米,2厘米高)在人工的饮食。每个女性每天把鸡蛋在前两周都被记录下来。实验研究对繁殖的影响包括24复制治疗和控制。进行调查的影响微生物共生体在蛋的孵化率g . pallidipennis的二十个鸡蛋的治疗和控制分开收集,孵化率记录,实验是完全随机设计有三个复制。

统计分析:开发时间的差异鸡蛋和仙女,成年体重,preoviposition时间、产卵和孵化率进行了分析使用t检验与显著性水平组,p = 0.05。邓肯和分离手段使用的多个范围测试与SAS (2004) (38]。

结果

16 s rDNA序列分析来识别微生物共生体:16 s rDNA序列进行了分析和目标片段获得了1500个基点的预期(图1)。一百个阳性克隆鉴定和测序。阳性克隆质粒与MspI消化的结果表明,有三种共生细菌g . pallidipennis。三个共生体中确定g . pallidipennis是沃尔巴克氏体属,乳酸菌和无教养的细菌。基本的局部比对搜索(爆炸)表明,有49个克隆序列98%同源沃尔巴克氏体属;22这是99%同源克隆的序列无教养的细菌,29个克隆序列有100%的同源乳酸菌(表1)。

删除沃尔巴克氏体属在g . pallidipennis的存在:沃尔巴克氏体属在g . pallidipennis在两代抗生素治疗后由wsp基因放大方法。目标片段被发现在抗生素治疗和控制的第一代g . pallidipennis(图2一个),但在第二代,没有沃尔巴克氏体属可以发现在抗生素治疗(图2 b和2摄氏度)。消除沃尔巴克氏体属从g . pallidepennis成功通过连续纸在两代利福平。

微生物共生体对主机的影响发展:微生物共生体的影响发展的g . pallidepennis测定。删除后的g . pallidepennis增长减速微生物共生体。对待昆虫的开发时间(天)均明显延长(鸡蛋:F = 96.44;df = 1, 58;P < 0.0001;第一个龄:F = 6.28;df = 1, 54;P = 0.0152;和第五龄:F = 8.12;df = 1, 49个; P=0.0064) compared with those of the control. Similarly, the preoviposition period (days) for the treated insects was also significantly longer than that of the control (F=6.49; df=1, 23; P=0.0180) (表2)。

影响微生物在宿主生殖共生体:微生物的影响共生体每女测定鸡蛋生产。平均每天产蛋g . pallidepennis女性显示两座山峰治疗和人工控制饮食。产蛋的高峰是在第五和第十天,鸡蛋产量最低的日子是第一和第七。前两个星期的趋势平均产蛋基本上是相同的。对待昆虫的平均产蛋的头几个星期没有明显不同的控制(F = 0.81;df = 1, 12;P = 0.6809)。然而,每个女性的平均产蛋的昆虫明显低于治疗控制第二周(F = 6.41, df = 1, 12;P = 0.0264) (图3)。此外,对昆虫的卵的孵化率显著低于控制昆虫(F = 64, df = 1, 4;P = 0.0013) (图4)。

影响微生物共生体主机重量:男性成人体重(2.14毫克)g . pallidipennis用抗生素治疗没有明显不同(2.64毫克)的控制(F = 3.9;df = 1, 17;P = 0.0648)。然而,成年女性平均体重(2.33毫克)g . pallidipennis用抗生素治疗明显不同(3.07毫克)的控制(F = 23.5;df = 1, 24;P < 0.0001) (图5)。

讨论

一般来说,切除沃尔巴克氏体属和其他微生物共生体昆虫可以通过抗生素的饮食34)和热处理超过30°C (39,40]。派克et al。(2009)41]研究了抗生素治疗来消除沃尔巴克氏体属Folsomia念珠菌,导致不育。吉布森et al。(2005) (42]研究酵母的作用与绿草蜻蛉使用杀菌剂的方法和热处理,但不成功。在这项研究中,g . pallidipennis被利福平治疗浓度为0.3毫克/毫升为了消除沃尔巴克氏体属和其他微生物共生体g . pallidipennis。结果表明,这个浓度并有效清除沃尔巴克氏体属感染不产生毒素g . pallidipennis。

的沃尔巴克氏体属有有利影响主机的发展因此抑制或去除沃尔巴克氏体属从主机对主机造成的不良影响。盾(26)发现沃尔巴克氏体属感染Liposcelis三色旗减少开发时间和增加生存在一些不成熟的生命阶段。的影响沃尔巴克氏体属研究了在某些掠夺性的缺陷,如沃尔巴克氏体属在Macrolophus pygmaeus和Orius strigicollis(43,44]。目前的研究还表明,g . pallidipennis没有沃尔巴克氏体属获得更长的开发时间比控制。也报道了胡锦涛等类似的结果。41和Lu等。43他们发现仙女的开发时间和寿命Sitobionavenae和摘要研究ugens“斯太尔长利福平治疗组比对照组。此外,女性的体重g . pallidipennis被切除后大幅下降沃尔巴克氏体属和其他微生物共生体,每个女性的平均产蛋每天也大幅下降,第二周在对待昆虫。结果是类似共生体中发现的拟寄生物黄蜂(47)和沃尔巴克氏体属d .腹(24]。本研究的数据表明,生长和产蛋受到的影响沃尔巴克氏体属和其他微生物共生体g . pallidipennis。的开发和产蛋g . pallidipennis需要大量的营养物质,共生菌可能对宿主生长速度和生产提供必要的营养物质。然而,有必要进行进一步的研究来确定特定的营养沃尔巴克氏体属或其他微生物共生体可以提供g . pallidipennis。

承认

我们感谢Qiannan李和沈主任的技术援助。这项工作是支持基金(973计划2013 cb127600和农业合作研究基金2011 - g4)。

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