抗生素对灰飞虱体内微生物群落的影响

来源：昆虫科学

      昆虫微生物与寄主长期共同生存，在长期协同进化过程中与昆虫形成了复杂的关系。微生物群落的动态平衡是维持寄主正常生理所必需的，它可能受到多种因素的干扰，如温度、天气和寄主种类的变化。其中，抗生素也是重要的因素。灰飞虱体内的不同组织中存在稳定且丰富的微生物群落，它们对寄主的生长发育有多种影响。但是，环境因子抗生素对灰飞虱体内微生物群落的影响尚不清楚。

      本研究通过16S RNA测序技术对四环素处理的灰飞虱雌成虫体内的微生物细菌群落进行分析，并进一步对灰飞虱头部、肠道和卵巢三个部位的微生物群落进行了分析，明确了抗生素对灰飞虱体内微生物的影响。

图 2 四环素处理对灰飞虱细菌群落组成的影响

Fig. 2 Effects of tetracycline treatment on the composition of the overall bacterial communities. Relative abundances of bacterial (A) phyla in no-tetracycline treatment (C) and tetracycline treatment (T). Heatmap of bacterial (B) distributions of the top 30 abundant genera present in the microbial community between C and T. The heat map plot depicted the relative abundance of the different treatments within each genus (variables clustering on the vertical axis). The relative values for bacterial genera are indicated by color intensity.

    研究发现灰飞虱体内微生物主要是由变形菌门（Proteobacteria）厚壁菌门（Firmicutes）,拟杆菌门（Bacteroidetes）和放线菌门（Actinobacteria）组成。四环素处理后，变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和疣微菌门细菌的相对丰度均显著上升，而厚壁菌门和拟杆菌门细菌的相对丰度反而显著下降。在属水平，灰飞虱中的细菌主要有Asaia、Wolbachia、拟杆菌属Bacteroides、肠球菌属Enterococcus、乳球菌属Lactococcus、不动杆菌属Acinetobacter、链球菌Streptococcus、乳杆菌属Lactobacillus和Pantoea是优势属；其中Wolbachia、拟杆菌属、肠球菌属、不动杆菌属、乳杆菌属、链球菌属等细菌受四环素影响相对丰度显著降低。

图 5 四环素处理对灰飞虱头部、肠道和卵巢细菌群落组成的影响

Fig. 5 Effects of tetracycline treatment on the composition of different parts of small brown planthopper (SBPH) bacterial communities. A: Relative abundances of bacterial phyla in no-tetracycline treatment (C) and tetracycline treatment (T). B: Heatmap of bacterial distributions of the top 30 abundant genera present in the different parts of SBPH bacterial community between C and T. The heatmap plot depicted the relative abundance of the different treatments within each genus (variables clustering on the vertical axis).

     在头部、肠道和卵巢三个部位分析后发现优势细菌分别是：变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、柔壁菌门Tenericutes、酸杆菌门和脱铁杆菌门Deferribacteres。在灰飞虱的三个部位中，肠道内的变形菌门细菌的相对丰度最高。四环素处理后，变形菌门细菌在头部和卵巢中的相对丰度明显减少，而在肠道中的相对丰度则增加。肠道中厚壁菌门和拟杆菌门细菌的相对丰度显著低于头部和卵巢。

      在属水平上，灰飞虱三个部位中相对丰度均较高的细菌是Asaia、Wolbachia和Lactococcus。在灰飞虱肠道中四环素处理会减少Atopostipes、 消化球菌属Peptococcus、乳球菌属Lactococcus、Wolbachia和鞘氨醇杆菌属Sphingobacterium的相对丰度；在头部和卵巢中立克次体属Rickettsia细菌受四环素的影响相对丰度显著降低。在三个部位中Wolbachia细菌的相对丰度均受到四环素的影响而减少。

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Zhang, X., Li, T. P., Zhou, C. Y., Zhao, D. S., Zhu, Y. X., Bing, X. L., Huang, H. J. and Hong, X. Y. (2020) Antibiotic exposure perturbs the bacterial community in the small brown planthopper Laodelphax striatellus. Insect Science, 27(5), 895–907.