利用无/悉菌技术解析共生菌促进昆虫幼虫生长发育的作用

　　

摘要： 【目的】检验现有的无菌和悉菌黑腹果蝇Drosophila melanogaster操作技术在昆虫中应用的广普性，并通过此技术解析共生菌对黑腹果蝇和黑水虻Hermetia illucens生长发育的促进作用。【方法】利用Walch-次氯酸-乙醇改进型无菌操作技术，用黑水虻、亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis和东方粘虫Mythimna separata卵进行可行性验证，并优化黑水虻无菌操作技术；使用LB固体培养基分离黑腹果蝇肠道细菌；利用16S rRNA基因测序鉴定黑腹果蝇肠道细菌；体内定殖和世代传递实验验证黑腹果蝇肠道细菌与黑腹果蝇的共生关系；建立悉生黑腹果蝇和黑水虻模型，记录黑腹果蝇的发育历期和生长速率来验证黑腹果蝇肠道细菌对黑腹果蝇和黑水虻生长的促进作用；利用qRT-PCR检测黑腹果蝇2和3龄幼虫体内蜕皮激素信号通路相关基因(PTTH和E74B)的表达量。【结果】与传统的无菌操作技术比较，改进型无菌操作技术提高了建立无菌昆虫的效率；通过改变次氯酸处理时间优化无菌黑水虻操作技术，可将该方法推广到卵粘性低和卵壳较厚的昆虫中。从黑腹果蝇肠道中分离出的细菌经鉴定为拉恩氏布鲁奇菌Rahnella bruchi，该细菌能在黑腹果蝇肠道内稳定定殖，并能在世代间垂直传递。拉恩氏布鲁奇菌显著缩短黑腹果蝇的发育历期，提高黑腹果蝇羽化率和生长速率。肠道共生菌拉恩氏布鲁奇菌能显著缩短黑水虻的发育历期。在分子水平上，拉恩氏布鲁奇菌能显著提高黑腹果蝇2和3龄幼虫体内PTTH和E74B的表达量。【结论】优化后的无菌操作技术对卵壳较厚、卵粘性低的昆虫效果相对较好。拉恩氏布鲁奇菌是黑腹果蝇的有益共生菌，可以因果性地促进黑腹果蝇生长和发育。拉恩氏布鲁奇菌能够促进黑水虻的生长发育。