日本弓背蚁颊下囊微生物的组成及多样性

【目的】本研究旨在调查日本弓背蚁Camponotus japonicus颊下囊中微生物(放线菌、细菌、真菌)组成、分布规律及细菌的多样性水平,以揭示其可能在蚂蚁食物利用、群体免疫等方面发挥的潜在功能。【方法】综合采用传统的微生物分离培养和Hi Seq高通量测序方法,对在陕西杨凌采集获得的日本弓背蚁工蚁的颊下囊内含物、消化道、体表的微生物进行了分析比较。【结果】采用传统分离培养方法从日本弓背蚁工蚁颊下囊内含物分离到10株放线菌,其中5株为链霉菌属Streptomyces,其平均分离频率达到73.3%~96.7%;分离到7株细菌,其中4株为芽孢杆菌Bacillus,菌株N-B1和N-B4分离频率均达70%以上;分离到3株真菌,其中菌株P-F1(拟威克酵母菌属Wickerhamiella)为优势类群,分离频率达96.7%。从嗉囊、中肠及体表中分离到的菌株均可在颊下囊中发现,从颊下囊中分离到的菌株种类和菌落数量明显高于体表、嗉囊和中肠。Hi Seq高通量测序结果表明,颊下囊中的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),嗉囊和中肠的优势菌门为变形菌门和厚壁菌门;颊下囊和嗉囊样品中丰度较高的细菌类群明显高于中肠,中肠细菌组成相对较为简单;颊下囊中的优势属包括嗜果糖乳酸细菌属Fructobacillus、杆菌属Bacterium、假单胞菌属Pseudomonas、不动杆菌属Acinetobacter和鞘氨醇单胞菌属Sphingtomonas;颊下囊中微生物物种丰度和多样性均高于嗉囊和中肠。【结论】日本弓背蚁工蚁颊下囊中普遍存在放线菌、芽孢杆菌和酵母菌及其他优势菌群,且微生物的丰度和多样性水平明显高于嗉囊和中肠,这些微生物在蚂蚁食物利用、营养物质消化以及群体免疫中的潜在功能有待于深入研究。

日本弓背蚁颊下囊内含物中细菌的组成研究

【目的】颊下囊是蚂蚁口前腔中一个特殊的袋状结构,在蚂蚁取食过程中,固体食物和其它颗粒在进入食道前被过滤在颊下囊中,稍后被蚂蚁从口前腔排出,这种过滤机制保证了主要利用液体食物的蚂蚁整个消化道的畅通。本文旨在揭示蚂蚁颊下囊结构及其内含物中存在的细菌类群及其可能在蚂蚁的消化、清洁以及其它方面发挥的潜在作用。【方法】利用扫描电镜确定了日本弓背蚁颊下囊在蚂蚁头部的位置及其形状,然后采用传统的细菌分离培养与细菌16S r RNA基因序列分析相结合的方法进行了颊下囊内含物以及蚁巢内土壤样品细菌的分离培养研究。【结果】(1)颊下囊位于蚂蚁口腔的后侧,呈袋状结构,内部含有大量的固体颗粒物质;(2)3个蚁巢工蚁颊下囊内含物每克样品中可培养细菌的菌落总数(cfu/g)数量差异较大,并且显著大于同巢土壤样品的细菌cfu/g数量;(3)从3个蚁巢的工蚁颊下囊内含物中共分离到11属的细菌,分别隶属于厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)三大类群,其中放线菌门细菌为优势类群;在属级水平上,巢1和巢2工蚁颊下囊内含物中的优势菌群为微杆菌属,分别占47.83%和49.73%,巢3优势菌群为不动杆菌属和微杆菌属,分别占37.27%和30%;3个蚁巢土壤样品优势菌均为芽孢杆菌属,分别占各自分离总菌落数的49.69%、56.22%和44.79%。(4)蚁巢土壤中所分离出的细菌均能在同巢工蚁的颊下囊内含物中分离得到,但同一蚁巢蚂蚁颊下囊内含物与其巢内土壤的细菌组成存在明显差异;不同蚁巢蚂蚁颊下囊内含物的细菌组成也存在明显差异。【结论】蚂蚁的颊下囊中存在丰富的细菌种类,在蚁巢土壤中分离到的细菌均能在颊下囊中发现,而在颊下囊中分离到的部分细菌并没有在相应的蚁巢土壤样品中分离到。