昆虫共生菌与宿主的解毒代谢关系研究进展

昆虫共生菌参与宿主的各种生理活动,已被作为昆虫的“多功能器官”靶向进行研究,近期研究表明昆虫共生菌与宿主的解毒代谢功能相关。本文聚焦昆虫共生菌对宿主解毒代谢的积极补偿作用,综述了昆虫共生菌在昆虫营养代谢和解毒代谢中的功能,昆虫共生菌直接对有毒物质进行代谢或间接介导宿主的解毒酶或相关基因的表达,进而影响昆虫的解毒代谢功能,提升昆虫宿主在逆境压力与农药胁迫中的适应力与竞争力。对今后关于共生菌与宿主解毒代谢研究的方向进行了展望。

昆虫共生菌的次级代谢产物研究进展

微生物与昆虫的共生是一种普遍现象,昆虫种类繁多,与昆虫共生的微生物也多种多样。昆虫共生菌是活性次生代谢产物的重要来源。本文对自2008年以来已报道的177个昆虫共生菌的次级代谢产物进行了统计和分析,结果表明:61.6%的化合物为新天然产物(生物碱类新化合物最多),其中,约75%的新化合物来源于昆虫共生真菌,25%来源于细菌;醌酮类化合物是昆虫共生菌源天然产物的主要结构类型,占23.2%;47.5%的化合物具有显著的抗肿瘤、抗菌、除草和抗氧化等生物活性,且化合物中的主要活性类型是抗菌和抗肿瘤活性,活性范围覆盖面最广的结构类型是生物碱类。以上结果表明昆虫共生菌的次级代谢产物是先导性化合物的重要来源且具有丰富的生物活性类型。本文以天然产物的结构分类为切入点,结合其研究菌株来源、生物活性等进行综述,旨在为充分挖掘昆虫共生菌次级代谢产物提供重要参考。

昆虫病原线虫共生菌BP品系杀虫毒素基因簇中各基因与杀虫活性的关系

昆虫病原线虫共生菌XenorhabdusnematophilusBP的多个杀虫毒素基因集中在一起形成一个约 40kb的基因簇。为研究这个基因簇中各基因与杀虫活性的关系 ,对该共生菌粘粒文库中 5个粘粒克隆XnBP76、XnBP83、XnBP2 0 3、XnBPp378和XnBP41 4及XnBP83的 3个亚克隆插入DNA片段的基因结构和它们对棉铃虫的杀虫活性进行了比较 ,结果显示 ,xptB1 ,xptC1和xptA2 3个基因或后两者的联合表达产物具有最强的杀虫效果 ,缺失其中的任何 1个或 2个会使杀虫活力大幅度地下降或完全消失 ;而xptD1和xptA1的缺失对毒素基因簇的表达产物的杀虫活力影响很小 ;杀虫毒素的物理混合没有明显的增效作用。

昆虫病原线虫共生菌胞内外蛋白的提取及杀虫活性比较

通过超声波破碎、硫酸铵盐析等方法从10株昆虫病原线虫共生菌的发酵液中分离出各菌株的胞内和胞外蛋白,测定各蛋白样品含量及其对棉铃虫初孵幼虫的生长抑制毒性,并用Native-PAGE和SDS-PAGE对各粗蛋白组分进行初步分析。结果表明有7个菌株的胞内和胞外蛋白对棉铃虫初孵幼虫生长均显示出不同程度的抑制生长活性。其中以嗜线虫致病杆菌3个菌株CB6、All和Bw活性最强,其胞内蛋白的活性分别达97.1%、97.9%、97.2%,胞外蛋白分别达95.8%9、6.3%、88.6%。不同菌株胞内胞外蛋白产量各不相同。电泳图谱表明,不同菌株间及同一菌株胞内胞外蛋白有差异,但近缘菌株相似。

昆虫病原线虫共生菌对小麦根腐病菌和小麦赤霉病菌的抑菌活性

为探索小麦根腐病和小麦赤霉病可持续控制的有效生防途径,以小麦根腐病菌和小麦赤霉病菌作为供试真菌,评价了昆虫病原线虫共生菌及其毒素的抑菌活性,并对高毒力菌株抗逆性进行了初探。结果表明,供试的28个昆虫病原线虫共生菌发酵液和毒素均有一定的抑菌活性,其中,高毒力共生菌菌株SY5发酵液和毒素对小麦根腐病菌的抑菌率分别为56.05%和67.41%,对小麦赤霉病菌的抑菌率分别为82.41%和83.32%;菌株SY5发酵液经50℃处理60 min及18 W紫外灯照射120 min后对小麦根腐病菌的抑菌率无明显变化,但对小麦赤霉病菌的抑菌率有所下降;常温保存150 d,抑菌活性略有下降。说明共生菌菌株SY5对小麦根腐病菌和小麦赤霉病菌抑菌活性显著,且具有一定的抗逆性,极具应用潜力。

昆虫病原线虫共生菌杀虫蛋白的研究进展

昆虫病原线虫共生菌杀虫蛋白对许多农业害虫都有很明显的毒杀作用,作为一种新型的具有开发潜力和应用前景的生物防治资源,已经引起科学家们的关注并成为国内外研究的热点之一。综述了昆虫病原线虫共生菌杀虫蛋白基因的结构和功能及其杀虫机制方面的研究进展。

昆虫病原线虫共生菌对甜菜夜蛾和辣椒炭疽病菌的生物活性测定

利用40株昆虫病原线虫共生菌菌株,以两种辣椒主要病虫害——甜菜夜蛾和辣椒炭疽病菌作为供试昆虫和真菌,对其杀虫抑菌活性进行测定。结果表明,40株共生菌菌株的发酵液对这两种病虫均有一定的抑制活性,其中嗜线虫致病杆菌(Xenorhabdus nematophila)A24-1菌株的杀虫抑菌活性最为明显,处理后120h对甜菜夜蛾的平均校正死亡率为100.00%;对辣椒炭疽病菌的抑菌圈直径为40.00mm。

昆虫病原线虫共生菌杀虫毒素对亚洲玉米螟幼虫的杀虫活性

自28个昆虫病原线虫品系离体培养得到152株共生细菌菌株,筛选出高毒力菌株并提取杀虫粗提物,生物测定结果表明:线虫品系5的共生菌及其杀虫粗提物对亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)幼虫有较高的胃毒活性,对未死虫的生长发育有明显的抑制作用。图2,表2,参9。

影响昆虫病原线虫共生菌发酵液杀虫活性相关因子研究

应用生物测定法,研究了甘肃省3种土著昆虫病原线虫的4个优良品系共生菌的杀虫活性,及日光和紫外照射、温度对杀虫活性的影响。结果表明,不同线虫及品系共生菌对大蜡螟的胃毒活性存在显著差异,异小杆线虫共生菌HMP0627对大蜡螟的胃毒活性最高,校正死亡率和体重抑制率分别为22.20%和36.02%,斯氏线虫共生菌SAX0664对大蜡螟也有较高的致死作用。4个线虫品系共生菌对日光和紫外光照射都有较强的适应性,1.999mmol/(m2·s)日光下照射1h和18W紫外灯照射30min仍具有胃毒毒力。不同共生菌对温度的适应性存在显著差异,随着温度的升高,共生菌的胃毒毒力显著下降。到50℃时,异小杆线虫共生菌HMP0627仍有较高的致死率和体重抑制率,斯氏线虫共生菌SKX0657仍有较高的体重抑制率。

昆虫病原线虫共生菌对玉米弯孢菌的抑菌活性及其抗逆性

利用从国内采集土样中收集到的23个品系昆虫病原线虫和5个本室保存的线虫品系分离共生菌,通过对共生菌菌株发酵液和初提物抑菌活性的测定,得到1株对玉米弯孢菌具有良好抑菌活性的共生菌菌株SY5,抑菌圈平均直径分别为50.00mm和33.34mm,并对抑菌活性强的菌株发酵液的抗逆性进行了初步探索,结果表明,共生菌菌株SY5在50℃下处理60 min和100℃高温下10 min,其抑菌活性依旧很高;18W紫外线照射120 min对共生菌SY5的抑菌活性的影响不明显;常温保存150d,抑菌活性下降。

昆虫病原线虫共生菌YL001菌毛蛋白亚基基因的克隆与序列分析

为了准确克隆昆虫病原线虫共生菌YL001菌毛蛋白亚基基因,根据已报道的菌毛蛋白亚基序列设计引物,以昆虫病原线虫共生菌YL001的总DNA为模板进行PCR扩增,获得1条大约500 bp的特异性片断,将此片断克隆到T-easy载体上,获得了重组子pGEM-PSYL001,序列测定和结构分析结果表明,PSYL001阅读框全长537bp,编码179个氨基酸,预测分子量和等电点分别为18.9 ku和6.94,GenBank登录号为DQ537944。与GenBank(AY140909)上公布的Xenorhabdus nematophilus菌毛蛋白亚基核苷酸序列的同源性为99%,氨基酸序列的同源性为98%。上述分析表明,菌毛蛋白亚基基因得到了成功克隆。

昆虫病原线虫共生菌毒素对水稻恶苗病菌的抑菌活性

利用从全国采集的土样中收集到的28个品系的昆虫病原线虫,分离并筛选出28株高毒力共生菌株,对高毒力菌株的毒素进行初步提取,利用水稻恶苗病菌进行抑菌活性测定,结果表明,共生菌NC34-3B的毒素对水稻恶苗病菌抑菌活性最高,抑菌圈半径为17.50 mm。

昆虫病原线虫共生菌5-5B液体培养基的优化研究

为降低昆虫病原线虫共生菌5-5B液体培养基的造价,使之适合规模化生产,应用二次正交旋转组合设计方法,对5-5B菌株液体培养基的组分配比进行了重新配比和优化。结果表明,在培养基各组分中,玉米淀粉对产菌量影响最大;优化后的培养基5个组分的最佳水平编码分别为0,1,2,1,-2,即玉米淀粉3.0 g·(100mL)-1,黄豆饼粉2.0 g·(100mL)-1,酵母粉2.5 g·(100mL)-1,鱼粉2.0 g·(100mL)-1,蛋白胨0.1 g·(100mL)-1。此培养基的优化配方可应用于大量生产。

9株昆虫病原线虫共生菌菌株的分离、鉴定及其抗菌谱的筛选

[目的]本文旨在探讨9株昆虫病原线虫(entomopathogenic nematode,EPN)共生菌菌株的高效分离鉴定方法以及其对植物真菌病害的拮抗能力。[方法]采用研磨法、血淋巴涂布法和改良涂布法对7种斯氏线虫科(Steinernematidae)和2种异小杆科(Heterorhabditidae)EPN的共生菌进行分离。通过测定其16S rDNA序列进行同源性分析和分子系统发育树分析以鉴定共生菌的种属。采用平板菌丝抑制法测定这9株共生菌的抗病原真菌谱。挑选综合抑菌效果最好的2株共生菌菌株进行稀释和组分分离,测试各组分对真菌的菌丝生长和镰刀菌属分生孢子萌发的抑制效率。[结果]改良涂布法分离到的共生菌平均菌落数为124.0,明显多于传统的研磨法和血淋巴涂布法(分别为8.2和67.7),同时被污染的概率也低。9株共生菌中有7株属于致病杆菌属(Xenorhadus)的5个种,2株属于发光杆菌属(Photorhabdus)的2个种。9株共生菌对稻瘟病菌、尖孢镰刀菌西瓜专化型、尖孢镰刀菌黄瓜专化型、灰葡萄孢菌和辣椒疫霉均有抑制能力。其中,伯氏致病杆菌(Xenorhadus bovienii)NN6和NN8对5种真菌菌丝生长的抑制效率最高,均大于45%。NN6发酵液的5倍稀释液对辣椒疫霉菌丝生长的抑制效率为51.99%,显著高于NN8(45.46%)。NN8发酵液原液对尖孢镰刀菌黄瓜专化型孢子萌发的抑制效率为88.16%,显著高于NN6(81.79%)。[结论]改良的血淋巴涂布法是1种高效分离昆虫病原线虫共生菌的方法,分离到的9株共生菌对5种常见植物病原真菌的生长具有很强的抑制作用,其中伯氏致病杆菌NN6和NN8对菌丝生长的综合抑制能力最强。

昆虫病原线虫共生菌Serratia nematodiphila DR186对果蝇致病机制的研究

[目的]通过昆虫病原线虫共生菌Serratia nematodiphila DR186侵染黑腹果蝇的野生型和免疫突变体,研究该共生菌侵染果蝇成虫的致病机制。[方法]利用饲喂和针刺方式将S.nematodiphila DR186接入野生型黑腹果蝇和其体液免疫途径突变体的肠道和血腔中引起侵染;通过统计2种侵染条件下各个突变体的存活率,血腔中共生菌的菌体数,结合荧光定量PCR检测两类抗菌肽Diptericin和Drosomycin的表达水平来研究S.nematodiphila DR186对果蝇的致病机制。[结果]S.nematodiphila DR186对野生型黑腹果蝇的肠道侵染存活率在7 d降至0,血腔侵染存活率在19 h降至0;S.nematodiphila DR186血腔侵染后,Imd途径的PGRP-LC、Dredd、Relish突变体相对Toll途径的Dif突变体和野生型更加敏感,在12 h内存活率低于50%,并在随后短时间内全部死亡。荧光定量PCR分析显示Diptericin和Drosomycin的相对表达水平在血腔侵染过程中均呈先上升再逐渐降低的趋势。Dredd突变体Drosomycin相对表达量在6 h达到88%,Dif突变体和野生型的Diptericin相对表达量在6 h分别达到75%和62%。S.nematodiphila DR186侵染肠道后对Imd途径和Toll途径突变体及野生型的存活率在7 d降至0。针刺法侵染的致病性高于饲喂法侵染,在19 h存活率降至0。[结论]S.nematodiphila DR186可能采用免疫逃逸机制从果蝇肠道成功侵染果蝇。果蝇抵抗S.nematodiphila DR186侵染的主要免疫途径是Imd体液免疫途径。

昆虫病原线虫4新种所携带共生菌的分子鉴定

以16S rDNA为分子标记对中山大学有害生物控制及资源利用国家重点实验室近年从我国采集到并描述发表的斯氏属昆虫病原线虫4个新种所携带的共生菌进行分类鉴定,结果显示Steinernema akhursti所携带的共生菌很可能是Xenorhabdus属的一个新种,S.aciari和S.leizhouense所携带的共生菌可能是Xenorhabdus属的两个近缘的新种或同一种的两个远缘菌株,而S.beddingi所携带的共生菌可能是Xenorhabdus bovienii的一个新菌株。

中华稻蝗共生菌Fusarium sp.ZMT01固相培养代谢产物

研究中华稻蝗肠道共生菌Fusariumsp.ZMT01固相发酵代谢产物,用现代层析技术从乙醇提取物中分离单体,波谱技术鉴定结构,二倍稀释法测试抗菌活性。分离到3-苯基-2-环戊烯-1-酮(1),2-羟基-3-苯基-2-环戊烯-1-酮(2),曲酸(3),曲酸单甲醚(4),(S)-5-羟基-2,6-二甲基-4H-呋喃[3,4-g]苯并吡喃-4,8(6H)-二酮(5),7,8-二甲基苯并蝶啶-2,4(1H,3H)-二酮(6),(9Z,11E)-8,13-二羟基-9,11-十八碳二烯酸(7),豆甾-7,22-二烯-3β,5α,6α-三醇(8)共8个化合物。化合物1,2是首次以天然产物形式分离到,化合物2的核磁数据为首次报道,化合物5~7为首次从Fusarium属分离到。化合物5对小麦赤霉菌、荔枝炭疽菌显示强抗菌活性。

致病杆菌属细菌代谢物抑菌活性研究进展

致病杆菌属(Xenorhabdus)细菌是一类存在于昆虫病原线虫肠道内的共生菌,能够产生多种具有不同生物活性的次级代谢产物,其中一些化合物具有开发成为新农药的潜力。本文综述了致病杆菌属细菌中可产生抑菌活性物质的代表性菌株,较为全面地总结了近几十年来在致病杆菌属细菌代谢物中发现的抑菌活性化合物;对致病杆菌属细菌产生的部分抑菌活性化合物的抑菌作用机理进行了讨论,认为影响蛋白质合成是某些化合物发挥抑菌作用的重要途径。基于抑菌活性化合物的生物合成途径及相关调控因子,总结了从致病杆菌属细菌代谢物中发掘新化合物和提高特定活性化合物产量的方法。针对现阶段致病杆菌属细菌及其次级代谢产物研究应用中存在的问题提出了相应的对策,并简要概述了未来致病杆菌属细菌的研究发展方向。本文可为如何合理有效利用致病杆菌属细菌活性代谢物提供参考,对于促进致病杆菌属细菌及其次级代谢产物的应用具有重要意义。

伯氏嗜线虫致病杆菌Xenorhabdus bovienii YL002对4种抗生素抗性突变株的筛选及抑菌活性分析

为了提高伯氏嗜线虫致病杆菌Xenorhabdus bovienii YL002抑菌活性,采用紫外线照射和吖啶橙复合诱变的方法,对其进行诱变改良,并在抗生素最小抑制浓度选择压力下筛选对4种抗生素具有抗性的突变菌株。以枯草芽孢杆菌为指示菌,得到了17株抑菌活性有显著变化且遗传稳定的突变菌株。其中菌株L0420-3对枯草芽孢杆菌的抑制活性最强,连续转接5次的抑菌圈直径增大率均在80%以上;菌株Q025-1和L0314-4对番茄灰霉病菌菌丝生长的抑制率为75.66%和73.41%,分别是野生菌株的1.35倍和1.31倍;接种灰霉病菌后5 d对番茄果实灰霉病的防效为95.74%和93.62%,分别是野生菌株的1.71倍和1.67倍。

昆虫内共生菌-昆虫-植物互作关系研究进展

在长期的协同进化过程中,昆虫与其体内的共生菌建立了密切的互利共生关系。昆虫内共生菌不仅能调控宿主昆虫的营养代谢和生殖代谢,还能协助昆虫抵御生物、非生物胁迫,提高昆虫对化学农药的抗性及对寄主植物的适应性等。因此,内共生菌是宿主昆虫生长发育及适应性的重要调控因子。目前,随着组学技术的不断发展,内共生菌在宿主昆虫和寄主植物中的原位功能不断被挖掘,通过对内共生菌-昆虫-植物互作模型的研究,将进一步揭示昆虫内共生菌与昆虫、植物的互作机理,加深对昆虫适应性机制的理解并推进新型害虫防控和靶标技术的研发。本文就昆虫内共生菌的起源、特点、分布和传递,昆虫内共生菌在昆虫-植物-环境互作中的作用,以及昆虫内共生菌研究的方法和新技术等方面进行了综述,并对未来昆虫内共生菌介导的防御效应及昆虫适应性机理等热点问题进行了展望。