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蚜虫与其胞内共生细菌的相互作用


展望:
植食性昆虫的食性和营养,在昆虫与植物间的关系中处于最为重 要的低位,这些问题在理论上和应用上都具有重要的意义。目前因研 究技术的提高,对有关问题的研究引广泛的兴趣,使得在近期内可能 有重要发展。对于植食性种类的食性问题的澄清,无疑对其他食性的 种类有关问题的解决能有极大的帮助。这些方面的成就有必定会大大 丰富昆虫学的内容。


参考文献:
冯利,孙玉诚,等.蚜虫-内共生菌的互利共生研究综述[J].江西农业学报. 2008, 20(6): 65~68. 苗雪霞,丁德诚.蚜虫与其胞内共生菌的相互作用[J].生命科 学,2003,15(4):243-247. 黄晓磊,刘琳,乔格侠.蚜虫与其初级内共生菌进化关系:假说及演化机理[J]. 昆虫学报. 2011, 54(5): 582-588. 王兴亚,李学军,张广学.谈蚜虫的行为[J].沈阳师范大学学报(自然科学 版.2005, 23(4). 薛宝燕, 程新胜, 陈树仁, 魏重生.昆虫共生菌研究进展[J].中国微生态学杂 志.2004,16(3):188-189. 胡祖庆,赵惠燕,胡想顺,等.共生菌对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35(6):163~物的另一重要功能是相当于动物的“肾脏”,它 能将寄主废弃的氮进行脱毒和再循环。脱共生蚜虫谷氨酸水平的提高 反映了它能经谷氨酸合成酶将废弃的氨转变为谷氨酸。换句话说,谷 氨酸是氨的一种脱毒产物,是由于脱共生蚜虫中氨浓度大量增加引起 的。这一现象也表明,共生蚜虫中的细菌进行了废弃氨的循环,从而 使氨浓度下降。
蚜虫与其胞内 共生细菌的相互作用
专业:农药学 导师:胡兆农 姓名:何振宇

昆虫共生菌: 指存在于昆虫体内特定部位的微生物,它与宿主昆虫相互依赖、相 互影响、协同进化。宿主昆虫为共生菌提供稳定的小生境和营养成分, 共生菌则帮助宿主合成自身不能合成的必需的营养物质,降解宿主体 内的有毒物质,协助宿主消化特殊食物。 昆虫对食料植物的选择性: 狭义的食性: 为对植物的趋性以及到达植物上以后咬食和保持不断取食等一系列 反应中所表现的特点。 广义的食性: 在含义上等于昆虫依靠何种植物能建立种群的规律,其间除了包括 上述的一系列反应之外,还牵涉到昆虫对营养成分的消化利用和某些 有毒物质的适应和克服。这样便和昆虫代谢发生了联系(钦俊德,昆虫 学报,1962,11(2))。

二、寄主蚜虫对胞内共生菌的调控机制
1、溶酶体机制 通过这种机制,含菌细胞选择性地去除一些共生菌。在大多数菌 胞中都发现了初级溶酶体和共生菌溶解形成的次级溶酶体结构。对溶 酶体的破坏过程可分为若干个不同时期,最后形成一个电子致密的、 膜状的残余球。 2、血细胞机制 蚜虫体内的共生菌除了在短期的卵巢感染阶段外,很少在含菌细 胞外发现。少量逃入血腔中的细菌会被吞噬细胞吞噬或破坏,这种机 制除了可以控制共生菌的数量外,还保证了共生菌的存在位置和对寄 主的安全性。 3、溶菌酶机制 血淋巴中的溶菌酶可能是除去以某种方式逃入血腔中的共生菌的 另一种重要机制。通过细菌斑试验检测了臭虫器官和含菌细胞中的溶 菌酶水平,结果发现,血淋巴中溶菌酶的水平很高,而含菌细胞中却 检不出,由此人们猜想,溶菌酶在寄主蚜虫对共生菌的控制中可能会 有一定的作用,但这种假说还缺乏充分的证据。
3、提供维生素 通过分析蚜虫的营养需要,已经证实了它们需要所有的B族维生素 和维生素C1(Dadd R H,J Insect Physiol,1967)。对豌豆蚜的研究 结果表明,向饲料中加入维生素B,对有共生菌的若蚜有害,对脱共 生的蚜虫则是必需的,而且能够明显改善脱共生蚜虫的生长发育和生 殖状况。这些结果证明,低龄若蚜的Buchnera菌可能为寄主提供了维 生素B(Nakabachi A,Journal of Insect Physiology,1999)。
三、共生菌对寄主蚜虫的作用
1、氨基酸合成 蚜虫需要10种必需氨基酸,而其主要食物是植物韧皮部汁液,其中许 多必需氨基酸的浓度很低。研究发现,所有以韧皮部汁液为食的同翅目 昆虫均有共生微生物,而那些辅助性地转食完整植物细胞的类群则失去 了共生菌(Douglas A E,Annu Rev Entomol,1998)。 目前,从基因水平也证实了蚜虫共生菌的氨基酸合成能力。与大肠杆 菌基因组相比,共生菌全序列基因组大大缩小,但保留了大多数必需氨 基酸生物合成的基因(Douglas A E,J Exp Biol,2001)。 2、提供脂类及固醇 昆虫是一类不能从头合成脂类的生物,它需要外源的脂类(Zicutz E,Genome Biol 2001)。桃蚜在不含固醇的饲料上可以连续饲养5代, 若向饲料中加入固醇,可加快若蚜的发育,但对成虫大小和产子数没有 明显影响,在脱共生桃蚜的饲料中添加固醇,就可以产生可育后代,否 则,其胚胎发生将终止,据此推测共生菌可能合成了固醇。
三、共生菌对寄主蚜虫的作用
四、存在的问题和展望
一、共生菌的形态及胞内共生现象的特征

形态特征: 主要为球形或卵球形,直径2—5um,细胞壁类似于革兰氏阴性细菌。
昆虫胞内共生现象的主要特征为: 1、微生物生活在寄主细胞内,且被局限在一个细胞的细胞质内,该 细胞称为含菌细胞(mycetocyte或bac-teriocyte),简称菌胞。 2、微生物一般通过二均裂的方式进行繁殖,并通过昆虫母系传递, 在昆虫代间垂直传播。 3、这种共生关系对昆虫及其微生物伙伴都是必不可少的。

蚜虫:又称蜜虫、腻虫等,多属于同翅目蚜科,为刺吸式口气的害虫, 常群集于叶片、嫩茎、花蕾、顶芽等部位,刺吸汁液,使叶片皱缩、卷 曲、畸形,严重时引起枝叶枯萎甚至整株死亡。蚜虫分泌的蜜露还会诱 发煤污病、病毒病并招来蚂蚁危害等。
小麦蚜虫
菜蚜
棉 蚜
桃蚜
一、共生菌的形态及胞内共生现象的特征
二、寄主蚜虫对胞内共生菌的调控机制
5、其他功能 已经证明蚜虫共生细菌具有促进蚜虫传播循环性病毒的功能。马铃 薯卷叶病毒是由桃蚜以循环方式传播的,该病毒的传播依赖于病毒颗 粒从蚜虫肠腔经血淋巴进入唾液腺的转移,且PLRV对蚜虫种类有高度 专化性(Hara E,Insect Biochem,1990)。 蚜虫内共生细菌对蚜茧蜂发育也具有重要影响。当蚜虫的内共生细 菌经抗生素去除后,蚜茧蜂在蚜虫体内的发育延迟,羽化的成蜂体重 下降50%。这也从另一个角度证明了共生细菌为蚜虫提供营养的功能 (Pennacchio F,Arch Insect Biochem Physiol,1999)。
四、存在的问题和展望
存在的问题:
1、要对共生系统进行比较完善的研究必须具备两个条件: (1)参与共生的生物能够保存,并且在分离的条件下可以分别进行研 究。 (2)共生系统可以由组成它的生物重新组合。但这种理想的模式难以 操作,因为不是有所的试验程序都可以实现。例如分离的共生细菌大 多只能保存几个小时;Aphid-Buchnera共生体系还不能重新组装。 2、营养研究的复杂性 由于一些复杂的因素,使很多营养学研究结果难以解释清楚。 (1)长期将蚜虫饲养在人工饲料上,特别是含抗生素的人工饲料生是 不可能的; (2)抗生素的使用降低了蚜虫的生长速度,说明抗生素对蚜虫很可能 有无法检测的影响; (3)人工饲料的微生物污染也可能改变实验的结果;
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