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柞蚕肠道细菌的动态变化、空间结构特征和品种差异分析
摘要 肠道微生物在昆虫生理生化和免疫过程中发挥重要作用,系统分析柞蚕肠道细菌动态变化、空间结构特征和品种差异,有利于进一步揭示肠道细菌与柞蚕的共生关系。采用Illumina MiSeq测序技术检测柞蚕不同发育阶段、不同部位和不同品种肠道细菌的组成,结果显示,卵期、蛹期和成虫期肠道细菌组成结构相似,细菌丰富度和多样性高于幼虫期;叶片、柞蚕全肠、前肠和中肠细菌多样性显著高于后肠,且其细菌相似度较高,与后肠差异较大;供试的8个品种中,抗大、辽蚕527、方山黄样品肠道细菌丰富度和多样性较高。在门水平上,柞蚕肠道细菌以变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)为主。在属水平上,幼虫时期肠道优势菌为肠球菌属(Enterococcus)、肠杆菌属(Enterobacter)、泛生菌属(Pantoea)和不动杆菌属(Acinetobacter);蛹期为芽孢杆菌属(Bacillus);成虫期为Enterobacter和Bacillus。KEGG功能预测卵期和低龄幼虫(1~2龄)肠道细菌环境适应和能量代谢功能较强;高龄幼虫(3~5龄)和蛹期肠道细菌脂质代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢和运输、分解代谢功能较强;中肠和后肠优势菌分别为Bacillus和Enterobacter,KEGG功能预测柞蚕幼虫中肠碳水化合物代谢功能较强,后肠核苷酸代谢、药物抗性和分子跨膜运输功能较强。不同品种柞蚕幼虫肠道细菌存在显著差异,抗大品种的肠道芽孢杆菌属(Bacillus)、裂孢菌属(Thermobifida)和长孢菌属(Longispora)丰度较高,辽蚕527品种的乳酸杆菌属(Lactobacillus)丰度较高,8821品种的Enterobacter丰度较高,方山黄品种的肠道葡萄球菌(Staphylococcus)丰度较高。不同发育时期、肠道不同部位和不同品种柞蚕肠道细菌多样性、组成和功能均存在显著差异。该研究为揭示柞蚕肠道细菌在柞蚕生命活动中的潜在作用提供了理论依据。