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浙江B型和非B型ZHJ-1烟粉虱共生细菌的多样性及功能研究

阮永明

   烟粉虱Bemisia tabaci(Homoptera:Aleyrodidae)(Gennadius)是全世界热带、亚热带及相邻温带地区的一种主要作物害虫,是一个处于快速进化中的复合种,包括多个生物型和隐蔽种。B型烟粉虱入侵中国后,在一些地区已经取代中国本地烟粉虱成为优势种。烟粉虱以植物韧皮部汁液为食,体内存在可提供营养的原生共生细菌(Primary endosymbiont)和次生共生细菌(Secondary endosymbiont)。原生共生细菌与寄主长期协同进化,可以提供寄主食物中缺乏的必需氨基酸,是寄主存活所不可或缺的。次生共生细菌不是寄主存活所必需的,但对寄主的适应性、与其他昆虫竞争、对天敌的抵抗力等方面,都具有重要作用。为探讨共生细菌在B型烟粉虱入侵并替代中国本地烟粉虱的过程中所可能起到的作用,本文首先通过分子生物学方法对B型烟粉虱和本地非B型ZHJ-1烟粉虱体内共生细菌的种类进行调查,然后应用抗生素处理来了解共生细菌对烟粉虱生物学特性的影响。结果如下: (1)16S rDNA通用引物扩增出烟粉虱体内4种共生细菌,分别是原生共生细菌Portiera aleyrodidarum、次生共生细菌Hamiltonella defensa、Arsenophonus和Wolbachia。 (2)通过共生细菌的特异性引物,PCR检测采自浙江的B型烟粉虱和ZHJ-1烟粉虱中共生细菌的分布情况。结果表明,两个生物型均有原生共生细菌P.aleyrodidarum和衣原体Fritschea bemisiae,而其他次生共生细菌的组成存在差异。H.defensa和Rickettsia仅在B型烟粉虱中发现,而Wolbachia和Arsenophonus仅在ZHJ-1烟粉虱中发现。对原生共生细菌的系统发育分析表明,浙江的B型烟粉虱是外来的,而ZHJ-1烟粉虱是本地的。 (3)选用四环素、氨苄青霉素和利福平3种抗生素,通过饲喂法喂食初羽化的烟粉虱成虫,评价其后代在寄主植物棉花上的适应性,来了解共生细菌对烟粉虱的功能。这三种抗生素都无法除去烟粉虱的原生共生细菌P.aleyrodidarum,但可以除去B型烟粉虱中的次生共生细菌H.defensa和ZHJ-1烟粉虱中的Wolbachia和Arsenophonus。B型烟粉虱成虫取食了四环素和氨苄青霉素后,其后代的发育速率和存活率均显著提高,而取食利福平后,后代发育显著延缓但后代存活率无显著变化;ZHJ-1烟粉虱成虫取食四环素和氨苄青霉素后,其后代的发育也显著加快,但后代存活率无显著变化,而ZHJ-1烟粉虱取食利福平后,后代发育显著延缓、存活率下降。这些结果表明,去除烟粉虱体内某些次生共生细菌或降低原生共生细菌的量,可对其生长发育、存活和生殖等特性产生有利或不利的影响。……