纯水培养对重金属污染地区红裸须摇蚊幼虫肠道细菌群落多样性及潜在功能的影响

【目的】通过对在重金属污染的天津市渤海湾淡水区域鉴定出的摇蚊耐污种红裸须摇蚊Propsilocerus akamusi进行肠道细菌群落多样性和潜在功能研究,了解生境的变化对摇蚊幼虫肠道细菌群落的影响。【方法】将在受重金属污染的天津市渤海湾淡水区域鉴定到的红裸须摇蚊4龄幼虫用实验室蒸馏水饲养7 d作为实验室培养组,并提取实验室培养组和野外采集组的红裸须摇蚊4龄幼虫肠道细菌基因组DNA,对16S rRNA基因V3-V4区进行高通量测序,将测序结果进行数据质控、序列对比和过滤,分析肠道细菌群落物种组成变化并预测肠道细菌潜在功能。【结果】基于红裸须摇蚊4龄幼虫肠道细菌16S rRNA测序结果共注释到11个门、13个纲、33个目、54个科、71个属、90个种以及105个可操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)。实验室培养组红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌群落多样性和丰度较野外采集组下降,两组优势菌门相似,均包含厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidota)及脱硫弧菌门(Desulfobacterota),野外采集组4龄幼虫肠道内变形菌门丰度显著高于实验室培养组的;实验室培养组4龄幼虫肠道内气单胞菌属Aeromonas、希瓦氏菌属Shewanella、沙雷氏菌属Serratia、假单胞菌属Pseudomonas以及耶尔森氏菌属Yersinia的平均丰度较野外采集组显著降低。线性判别分析结果揭示,野外采集组和实验室培养组的红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内存在丰度差异显著的细菌物种。KEGG分析结果显示,红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌基因组中有关新陈代谢的基因相对丰度极高,实验室培养组红裸须摇蚊4龄幼虫肠道内细菌基因组中有关环境信息处理和细胞进程的基因相对丰度较野外采集组的显著下降。【结论】本研究结果表明,野外不良环境中生存的红裸须摇蚊幼虫与实验室纯水环境培养幼虫肠道细菌群落多样性以及基因功能存在显著差异,这有助于从环境角度切入研究摇蚊个体抗性机制,为进一步探索摇蚊幼虫肠道内共生微生物抵抗环境胁迫发挥必要作用的研究提供新思路,也为昆虫在不良环境中的耐受机制与其肠道菌群稳态调控机理的研究奠定了基础。

红裸须摇蚊幼虫肠道可培养细菌多样性及耐受重金属功能初步研究

红裸须摇蚊Propsilocerus akamusi为华北地区常见耐污种,广泛分布于各种水体中。本研究采用传统培养法对4龄红裸须摇蚊幼虫肠道内细菌种类进行分离,利用16S rRNA基因序列分析比对,结合菌落形态、系统进化分析等方法进一步鉴定菌株种类,同时探究可培养菌株对重金属(铜、镍)的耐受情况。结果表明,红裸须摇蚊幼虫在重金属铜暴露下的24 h-LC_(50)、48 h-LC_(50)、72 h-LC_(50)、96 h-LC_(50)分别为6304.86、403.59、29.33以及14.43 mmol/L,在重金属镍暴露下的24 h-LC_(50)、48 h-LC_(50)、72 h-LC_(50)、96 h-LC_(50)分别为339.52、182.18、102.59以及60.94 mmol/L。利用LB、NA、BHI、MC 4种培养基,从幼虫肠道分离纯化到16种不同遗传型细菌,分属2门9科16属,其中优势菌门为变形菌门Proteobacteria。另外,丛毛单胞菌科Comamonadaceae丛毛单胞菌属Comamonas丛毛单胞菌Comamonas sp.对重金属铜和镍有良好耐受性。通过研究红裸须摇蚊幼虫肠道可培养细菌群落组成以及重金属胁迫下摇蚊幼虫肠道细菌群落生长情况,可为水生昆虫肠道菌群资源库的开发提供了一定的思路,也可为筛选出具备重金属代谢功能的细菌资源奠定基础。

基于种特异性PCR及线粒体基因标记的天津沿海牡蛎物种多样性研究

天津位于渤海湾西北部,海岸线长,牡蛎生物量大,但是关于天津海区牡蛎种类组成未见有详细报道。为了解此地区牡蛎物种多样性情况,本研究对天津沿海自南至北5个地点随机采集了约230个野生牡蛎,结合形态学和分子生物学手段,利用种特异性(Species-specific)PCR分子标记及COI基因序列详细地分析了牡蛎物种组成。种特异性PCR可以快速鉴定并确认牡蛎种类,结果表明天津沿海牡蛎优势种为北方常见种长牡蛎Crassostrea gigas gigas,另外一种不能通过种特异性PCR确定,但经形态鉴定及COI基因片段的Genbank Blast比对,确定其为猫爪牡蛎Crassostrea talonata。综合形态学和分子生物学手段,研究结果表明大神堂有长牡蛎和猫爪牡蛎两种牡蛎,其余4个地点的牡蛎均为长牡蛎。总体来看,天津沿海牡蛎物种多样性较低,这与北方沿海潮间带牡蛎生长的生态环境如水温、盐度等有关。本研究采集的牡蛎个体普遍偏瘦小,可能与沿海频繁的人为采捕有关,此结果为我国天津沿海牡蛎的种类、分布及其他相关研究提供了参考,为野生牡蛎的合理保护提供了依据。

A conserved odorant receptor identified from antennal transcriptome of Megoura crassicauda that specifically responds to cis-jasmone

Herbivore-induced plant volatiles(HIPVs)play a key role in the interactions between plants and herbivorous insects,as HIPVs can promote or deter herbivorous insects’behavior.While aphids are common and serious phloem-feeding pests in farmland ecosystems,little is known about how aphids use their sensitive olfactory system to detect HIPVs.In this study,the antennal transcriptomes of the aphid species Megoura crassicauda were sequenced,and expression level analyses of M.crassicauda odorant receptors(ORs)were carried out.To investigate the chemoreception mechanisms that M.crassicauda uses to detect HIPVs,we performed in vitro functional studies of the ORs using 11 HIPVs reported to be released by aphid-infested plants.In total,54 candidate chemosensory genes were identified,among which 20 genes were ORs.McraOR20 and McraOR43 were selected for further functional characterization because their homologs in aphids were quite conserved and their expression levels in antennae of M.crassicauda were relatively high.The results showed that McraOR20 specifically detected cis-jasmone,as did its ortholog ApisOR20 from the pea aphid Acyrthosiphon pisum,while McraOR43 did not respond to any of the HIPV chemicals that were tested.This study characterized the ability of the homologous OR20 receptors in the two aphid species to detect HIPV cis-jasmone,and provides a candidate olfactory target for mediating aphid behaviors.