共生菌Cardinium 在宿主體內(nèi)的分布、檢測及其生殖調(diào)控作用

任素麗，孫秀新，薛 夏，任順祥，邱寶利

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲學(xué)系，廣州 510640)

在自然界中，節(jié)肢動物與微生物的共生現(xiàn)象普遍存在。經(jīng)過長期的協(xié)同進(jìn)化，節(jié)肢動物與其體內(nèi)的微生物形成了密切的共生關(guān)系，細(xì)菌與其宿主相互依賴、相互影響、協(xié)同進(jìn)化(Douglas，1998)。目前大約75%的節(jié)肢動物體內(nèi)含有共生菌，根據(jù)其在宿主體內(nèi)的分布位置，共生菌被分為內(nèi)共生菌與外共生菌，其中共生于節(jié)肢動物細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌被稱為“內(nèi)共生菌”(endosymbionts)(高輝華，1988)。研究表明，內(nèi)共生菌可以向宿主提供食物中缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)控宿主的生殖方式，對宿主的種群進(jìn)化以及與其他生物間的生態(tài)互作都起著重要作用(Camargo ＆ Freymuller，1977;Stouthamer et al.，1999;Russell ＆ Moran，2006)。根據(jù)內(nèi)共生菌在宿主體內(nèi)的分布位置和宿主的進(jìn)化關(guān)系，內(nèi)共生菌又可以分為原生共生菌(也稱初生共生菌，primary endosymbionts)和次生共生菌(secondary endosymbionts)。

昆蟲是節(jié)肢動物門中最大的一個類群，目前在昆蟲中研究相對較多的原生共生菌主要包括寄生在蚜蟲中的Buchnera、粉蚧中的Tremblaya 以及粉虱中的Portiera 等。一般來講，在一種昆蟲體內(nèi)其感染的原生共生菌往往只有一種，分布在含菌細(xì)胞等特化的宿主細(xì)胞內(nèi)，與宿主有協(xié)同進(jìn)化關(guān)系，在宿主世代間進(jìn)行垂直卵傳(Buchner et al.，1965);而昆蟲體內(nèi)次生共生菌的種類比原生共生菌豐富，已報道的有 Wolbachia、Rickettsia、Cardinium、Arsenophonus、Spiroplasma(Duron et al.，2008a)等，且一種昆蟲可以同時感染多種共生菌(Douglas，1998)。次生共生菌分布在多種宿主細(xì)胞里且感染時間較短，并且不僅可以垂直卵傳，還可以水平傳播(Baumann et al.，1995)。原生共生菌可以為宿主提供食物中缺乏的必需氨基酸、維生素等物質(zhì)(Wu et al.，2006)，而次生共生菌目前被認(rèn)為與其宿主的生殖繁育有密切關(guān)系。此外，也有一些報道認(rèn)為次生共生菌的存在可以提高宿主的抗逆性、增強(qiáng)宿主昆蟲的適應(yīng)能力、幫助宿主防御天敵昆蟲的寄生與捕食等功能(Douglas，1998;Siozios et al.，2008)。

節(jié)肢動物體內(nèi)次生共生菌中研究最深入的是α-變形菌門的Wolbachia，至少有近百萬種節(jié)肢動物被其感染(Xie et al.，2010)。Wolbachia 能誘導(dǎo)多種生殖異常，如細(xì)胞質(zhì)不親和(cytoplasmic incompatibility，CI)(Bourtzis et al.，1996)、產(chǎn)雌孤雌生殖(parthenogenesis inducing，PI)(Stouthamer et al.，1993)、雌性化(feminizing)(Rousset et al.，1992)、殺雄作用(male killing)(Hurst et al.，1999)等。以前認(rèn)為引起這些生殖異常是Wolbachia 的“專利”。然而近幾年又新發(fā)現(xiàn)了一種能引起宿主生殖異常，具有與Wolbachia相似功能的一種共生菌。這種菌是2001年Weeks et al.在紫紅短須螨Brevipalpus phoenicis 宿主中發(fā)現(xiàn)的，其能引起紫紅短須螨的雌性化，是一種擬桿菌門的內(nèi)共生體(Weeks et al.，2001;Weeks ＆Breeuwer，2001)。這類菌為革蘭氏陰性菌，呈桿狀，最顯著的形態(tài)特征就是在胞內(nèi)呈平行排列的微絲狀結(jié)構(gòu)(microfilament-likestructures，MLS)，且其在宿主中趨向于群集(Zchori-Fein ＆Perlman，2004;Nakamura et al.，2009)。此后，將存在于多種節(jié)肢動物中的這類菌命名為Cardinium(Weeks et al.，2003;Zchori-Fein et al.，2004)。Chang et al.(2010)等在一些盲蜘蛛(daddy long-legs)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種Cardinium 新的進(jìn)化分支;Dallai et al.(2011)在原尾目的Acerella muscorum中也發(fā)現(xiàn)了Cardinium 共生菌的存在。

隨著研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)Cardinium 可以通過提高它的初級宿主蚜小蜂的產(chǎn)卵量來增強(qiáng)自己的傳播力(Kenyon ＆ Hunter，2007)。寄生蜂感染Cardinium 后對其生物學(xué)特性的影響是多方面的，例如，感染共生菌后寄生蜂的產(chǎn)卵量降低，但同時能提高寄生蜂的存活力;然而當(dāng)寄生蜂中同時感染多種共生菌時，對宿主本身卻沒有了影響，這可能是共生菌間相互作用的結(jié)果(White et al.，2011)。初步推測，Cardinium 有不同的進(jìn)化分支且宿主種類可能非常廣泛，但目前對Cardinium 在不同宿主中的分布、傳播規(guī)律、生物學(xué)及生態(tài)學(xué)特性等方面了解至少。本文基于目前國內(nèi)外的有關(guān)研究文獻(xiàn)，對Cardinium 的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，以期引起更多學(xué)者對該共生菌的關(guān)注，并推進(jìn)對該共生菌的研究與應(yīng)用。

1 Cardinium 在節(jié)肢動物內(nèi)分布

研究表明，Cardinium 在節(jié)肢動物中廣泛存在，目前已知其宿主范圍包括蛛形綱的6個目，即蜘蛛目、中氣門目、蜱目、甲螨目、前氣門目和無氣門目，昆蟲綱的5個目，即同翅目、半翅目、雙翅目、嚙蟲目和膜翅目(張開軍等，2010)。已經(jīng)報道感染Cardinium 的節(jié)肢動物有介殼蟲(Provencher et al.，2005)、蜱蟲(Morimoto et al.，2006)、粉虱、葉蟬(Marzorati et al.，2006)、蜘蛛(Pekar ＆ Sbotnik，2007;Duron et al.，2008a，b;Martin ＆ Goodacre，2009;Perlman et al.，2010;Chang et al.，2010)、寄生蜂和螨類(Hunter et al.，2003;Gotoh et al.，2007;Ros ＆ Breeuwer，2009)。Liu et al.(2006)調(diào)查了中國27個朱砂葉螨Tetranychus cinnabarinus 地理種群中Cardinium的感染情況，結(jié)果有6個地理種群感染。Liu et al.(2010)對山西和甘肅80 頭螨進(jìn)行雙重感染檢測時發(fā)現(xiàn)，Cardinium 的單菌感染率為45%～60%。據(jù)已有的文獻(xiàn)報道，估計(jì)約有6%～7%的節(jié)肢動物感染了Cardinium(Weeks et al.，2003;Zchori-Fein ＆ Perlman，2004)，但由于調(diào)查檢測方法不同(不同物種檢測的樣本數(shù)量不一樣、檢測選取組織的差異、檢測方法的靈敏度等)，部分宿主感染率調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。

Cardinium 不僅宿主范圍廣，在同一宿主內(nèi)還可分布于不同的組織和器官內(nèi)，例如在短須螨Brevipalpus spp.體內(nèi)的很多部位，如表皮、復(fù)眼、卵母細(xì)胞、卵、盲腸上皮細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞等都能發(fā)現(xiàn)Cardinium(Kitajima et al.2007.);有 報 道Cardinium 存在于葡萄帶葉蟬Scaphoideus titanus 的脂肪體中(Sacchi et al.，2008)，并推測其可能參與宿主的生理代謝。在原尾目的Acerella muscorum蟲體的中腸和后腸，第八腹節(jié)的分泌腺細(xì)胞，表皮細(xì)胞以及輸精管細(xì)胞都存在類Cardinium 內(nèi)共生菌(Dallai et al.，2011)。Cardinium 的數(shù)量也因宿主的不同部位而存在明顯差異，例如在一種四索跳小蜂Plagiomerus diaspidis 的卵巢原卵區(qū)，其感染量就明顯高于濾泡細(xì)胞和成熟卵(Matalon et al.，2007)。Cardinium 的數(shù)量因宿主的組織器官處于不同時期而不同，如在原尾蟲Acerella muscorum 精巢的大型頂端功能細(xì)胞里共生菌很少，但是在生殖周期快結(jié)束時其頂端功能細(xì)胞會出現(xiàn)許多內(nèi)共生菌，并能觀察到微管狀結(jié)構(gòu)的Cardinium 存在(Dallai et al.，2011)。Cardinium 的量也與其宿主所處的環(huán)境有關(guān)，例如在庫蠓(Culicoides imicola，C.oxystoma and C.schultzei)的早期發(fā)育階段，其體內(nèi)Cardinium 的感染率受地表溫度影響較大，以色列干旱地區(qū)的庫蠓體內(nèi)感染率最低，而在靠近地中海的潮濕地區(qū)感染率最高(Morag et al.，2012)。

2 節(jié)肢動物體內(nèi)的Cardinium 及其檢測

2.1 Cardinium 的傳播規(guī)律

目前已知，Cardinium 以卵母細(xì)胞垂直傳播(vertical transmission)作為其在宿主世代間傳遞的基本模式。Perlman et al.(2008)通過研究感染Cardinium 的寄生蜂E.pergandiella 自然種群證明，Cardinium 的母系遺傳效率很高，同時證實(shí)了該菌不能通過父系遺傳。Duron et al.(2008b)的研究結(jié)果證實(shí)了感染Cardinium 的一種蜘蛛Holocnemus pluchei 自然種群，Cardinium是母系遺傳的。雖然很多研究表明，Wolbachia 等共生菌在其宿主不同個體甚至不同種屬間可能還存在著水平傳播(horizontal transmission)的 現(xiàn) 象(Vavre et al.，1999;Russell et al.，2003)，但對Cardinium是否同樣存在有水平傳播現(xiàn)象，尚有待于進(jìn)一步研究。但近幾年的研究表明宿主和寄生物之間的系統(tǒng)發(fā)育不一致，這暗示著Cardinium 存在有在不同種群之間水平傳播的可能性(Chang et al.，2010;Steve et al.，2010;Ros et al.，2012)。

2.2 Cardinium 的分子檢測

隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展，以聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)(PCR)為基礎(chǔ)的分子檢測技術(shù)越來越成熟，利用PCR 技術(shù)對Cardinium 進(jìn)行分子檢測。檢測時，首先提取宿主的基因組DNA，然后利用設(shè)計(jì)的Cardinium 16S rDNA 特異引物進(jìn)行PCR 擴(kuò)增，擴(kuò)增完成后，取1～2μL PCR 產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳，EB 染色，最后在凝膠成像系統(tǒng)下觀察，檢查凝膠中是否存在有特異的目標(biāo)條帶，進(jìn)而推斷宿主體內(nèi)是否存在Cardinium 感染;將有目標(biāo)條帶的PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行DNA 測序，并在GenBank中比對，可進(jìn)一步確定Cardinium 共生菌的存在。

目前已知的Cardinium 由16S rDNA 序列設(shè)計(jì)的特異性引物有多對，使用較多有3 對，第一對是Car-sp-F:5'-CGGCTTATTAAGTCAGTTGTGAAATCCTAG-3'和 Car-sp-R:5'-TCCTTCCTCC CGCTTACACG-3'(Nakamura et al.，2009);第 二 對是CARf:5'-TACTTTACACTGGGGAATAGC和CARr:5'-GTCGC TGGTCTAACACTAAACA(Liu et al.，2006);第三對是 Ch-F:5'-TACTGTAAGAATAAGCACCGGC-3'和Ch-R:5'-GTGGA TCACTTAACGCTTTCG-3'(Zchori-Fein et al.，2004)。

3 Cardinium 對宿主的生殖調(diào)控

作為一種細(xì)胞內(nèi)共生菌，Cardinium 之所以引起越來越多學(xué)者的研究興趣，除了因?yàn)槠湓诠?jié)肢動物中分布廣泛之外，還有一個非常重要的原因就是Cardinium 能夠?qū)ζ渌拗鞯纳承袨槠鸬揭欢ǖ恼{(diào)控作用。

已有的研究表明，Cardinium 對宿主的生殖調(diào)控主要體現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)不親和(Hunter et al.，2003)、產(chǎn)雌孤雌生殖(Zchori-Fein et al.，2001;Zchori-Fein ＆ Perlman，2004;Provencher et al.，2005)和雌性化(Kenyon ＆ Hunter，2007)等幾個方面，除此之外，其還能影響宿主的適合度和改變宿主的產(chǎn)卵行為等。

3.1 細(xì)胞質(zhì)不親和作用

細(xì)胞質(zhì)不親和(cytoplasmic isolation，CI)是昆蟲體內(nèi)感染不同特性類型的共生菌而引起的宿主發(fā)育缺陷，具有不同細(xì)胞質(zhì)的雌雄個體在交配后表現(xiàn)出不同程度的后代不育現(xiàn)象。胞質(zhì)不親和有兩種表現(xiàn)類型:雌性死亡型CI(Breeuwer，1997;Vavre et al.，2000)和雄性發(fā)育型 CI(Breeuwer ＆ Werren，1990)。胞質(zhì)不親和的細(xì)胞發(fā)生機(jī)制在尖音庫蚊Culex pipiens、果蠅和寄生蜂中都有所研究，且首次報道的CI 現(xiàn)象見于尖音庫蚊體內(nèi)。在尖音庫蚊、果蠅和寄生蜂受精卵中，CI都與有絲分裂前期的故障有關(guān)系。至今為止，已報道Cardinium 感染能引起宿主細(xì)胞質(zhì)不親和的例子還包括恩蚜小蜂E.pergandiella(Hunter et al.，2003;Zchori-Fein et al.，2004)、西方盲走螨Metaseiulus occidentalis(Weeks ＆ Stouthamer，2004)、桑始葉螨 Eotetranychus suginamensis(Gotoh et al.，2007a)和苔螨Bryobia sarothamni(Ros ＆ Breeuwer，2009)等。在恩蚜小蜂E.pergandiella 的有性種群中，未感染Cardinium 的雌蟲和感染的雄蟲交配后，幾乎不能產(chǎn)生可存活的后代，而感染的雌蟲和感染的或不感染的雄蟲交配后都能產(chǎn)生可存活的后代，因此與感染Cardinium 的雌蟲相比，不感染的雌蟲在生殖方面就處于劣勢地位(Hunter et al.，2003)。Perlman et al.(2008)對恩蚜小蜂 E.pergandiella 中Cardinium 能夠誘導(dǎo)胞質(zhì)不親和現(xiàn)象進(jìn)行了更進(jìn)一步的證實(shí)，并發(fā)現(xiàn)田間恩蚜小蜂E.pergandiella 中Cardinium 感染率高達(dá)92%。Gotoh et al.(2007a)發(fā)現(xiàn)E.suginamensis 感染的Cardinium 也能引起CI，CI 的表現(xiàn)為后代的孵化率降低。Harris et al.(2010)發(fā)現(xiàn)Cardinium 在蚜小蜂各個種群中快速傳播，然而在一些種群中Cardinium 的感染頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)測的侵染閾值頻率，這可能是由于CI 的能力比在理想感染環(huán)境下弱。最近的一項(xiàng)研究表明在西方盲走螨Metaseiulus occidentalis 體內(nèi)的Cardinium 誘導(dǎo)單向生殖不親和(Wu et al.，2012b)。Ros ＆ Breeuwer(2009)發(fā)現(xiàn)苔螨Bryobia sarothamni 體內(nèi)的Cardinium 能誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生CI，推測CI 可以促進(jìn)或強(qiáng)化不同種群間的生殖隔離，因此可以推斷，Cardinium 在物種形成過程中具有一定的重要性(Bourtzis ＆ Neill，1998)。朱砂葉螨中Cardinium 引起CI 作用的強(qiáng)弱主要與雄蟲日齡和Cardinium 的含量有關(guān)，且與Cardinium 含量呈正相關(guān)，隨雄蟲日齡的增長而減弱，并在雄蟲日齡12 天時Cardinium 不能再誘導(dǎo)CI 作用(Xie et al.，2010)。在以后的研究中找到一個Cardinium能誘導(dǎo)CI 的閾值含量是很必須的。

到目前為止，研究發(fā)現(xiàn)Cardinium 只能引起雌性死亡類型的CI。由于在上述螨類中，Cardinium誘導(dǎo)的CI 僅降低了雌螨后代孵化率，沒有發(fā)現(xiàn)CI引起雄性性比增加的現(xiàn)象，所以還不能確定Cardinium是否能引起雄性型(劉穎等，2010)。當(dāng)然，細(xì)胞質(zhì)不親和現(xiàn)象可以受生物因子與環(huán)境因子，如宿主類型、宿主齡期、交配頻率、溫度、共生菌互作等多個方面的影響，甚至在同一物種的不同種群或同一種群的不同個體間的表現(xiàn)也會有差異(Gotoh et al.，2007b)。

3.2 誘導(dǎo)產(chǎn)雌孤雌生殖

孤雌生殖(parthenogenesis)也稱單性生殖，是指卵不經(jīng)過受精也能發(fā)育成正常的新個體。孤雌生殖可分為產(chǎn)雄孤雌生殖(arrheotoky，AY)和產(chǎn)雌孤雌生殖(thelytoky，TY)。Cardinium 誘導(dǎo)的產(chǎn)雌孤雌生殖，產(chǎn)雄孤雌生殖僅在螨、膜翅目昆蟲和薊馬中被發(fā)現(xiàn)(Stouthamer et al.，1990;Arakaki et al.，2001;Weeks ＆ Breeuwer，2001)。Cardinium 的產(chǎn)雌孤雌生殖是在膜翅目的單雙倍體系統(tǒng)中，被Cardinium 感染后能使宿主的單倍體雄性卵轉(zhuǎn)變?yōu)槎扼w雌性卵，而Cardinium 誘導(dǎo)孤雌生殖的生理機(jī)制至今尚未有深入的報道。

恩蚜小蜂E.pergandiella 的產(chǎn)雄孤雌生殖種群是從在宿主體內(nèi)產(chǎn)卵后便開始形成的(Hunter ＆Woolley，2001)，即雌蜂將受精卵產(chǎn)在粉虱若蟲體內(nèi)時產(chǎn)生的后代是雌性，未受精卵產(chǎn)在粉虱體內(nèi)的寄生蜂蛹內(nèi)(次級宿主)時產(chǎn)生的后代是雄性，然而產(chǎn)在非適宜宿主體內(nèi)的卵則不能發(fā)育，這是一種專性的、性別特異的宿主關(guān)系。在感染了Cardinium 的營產(chǎn)雌孤雌生殖的E.pergandiella種群中，雌蜂產(chǎn)在初級宿主內(nèi)的未受精卵全部發(fā)育成雌蜂，而產(chǎn)在次級宿主內(nèi)的卵卻不能發(fā)育成雄性成蜂(Zchori-Fein et al.，2001)。Zchori-Fein et al.(2004)證實(shí)了Cardinium 感染與寄生蜂Encarsia hispida 的產(chǎn)雌孤雌生殖有關(guān)，未經(jīng)過抗生素處理的只產(chǎn)生雌性后代，而經(jīng)抗生素(利福平)處理后則只產(chǎn)生雄性后代。對E.hispida 體內(nèi)共生菌16S rDNA 基因測序表明，該基因全長為1487bp，與恩蚜小蜂E.pergandiella 體內(nèi)誘導(dǎo)孤雌生殖的共生菌的同源性為99%;同時，利用細(xì)菌通用引物的分子檢測確定Cardinium是E.hispida體內(nèi)唯一存在的內(nèi)共生菌，從而證明E.hispida 生殖方式的改變是由感染Cardinium 引起的。

孤雌生殖的優(yōu)勢在于單性生殖可以避免尋偶交配問題，從而能夠以較低的密度繁衍種群，形成較高的種群增長率。因此Cardinium 可以通過誘導(dǎo)宿主孤雌生殖，降低其生殖消耗，擴(kuò)大宿主種群，有利于自身在短期內(nèi)迅速傳播。

3.3 誘導(dǎo)雌性化

雌性化是指個體基因型為雄性，但表型卻為雌性。Cardinium 能引起宿主雌性化最早是在紫紅短須螨 Brevipalpus phoenicis Geijskes 中發(fā)現(xiàn)的(Weeks et al.，2001)。Cardinium 可以引起短須螨屬的多個種的雌性化，抗生素處理或鈷60 照射可以消除Cardinium 的這種作用:一般情況下，短須螨屬產(chǎn)生雄性后代的概率很低。用抗生素處理短須螨屬可以改變其子代雄性比例。鈷60 照射也可以有效消除Cardinium 并提高雄蟲比例(Novelli et al.，2008)。Giorgini et al.(2009)在寄生蜂E.hispida 中還發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，用抗生素除去Cardinium 的寄生蜂產(chǎn)生的后代幾乎全是雄性，然而這些雄性后代與雌蟲有相同的染色體倍數(shù)，都是雙倍體，這也是首次在恩蚜小蜂屬Encarsia 寄生蜂中發(fā)現(xiàn)的雙倍體雄蟲。雌性化的存在，則為性別決定上的遺傳競爭創(chuàng)造了潛在條件，將導(dǎo)致在性別決定系統(tǒng)上的快速進(jìn)化。

3.4 Cardinium 對宿主適合度的影響

目前資料表明，Cardinium 除了對節(jié)肢動物宿主起生殖調(diào)控作用外，對宿主種群的適合度也有不同程度的影響。適合度(fitness)是指昆蟲等生物在生存環(huán)境中能生存并把它的特性傳給下一代的相對能力，一般包括生活力和繁殖力等;生活力一般以成活率、壽命、生長發(fā)育速度表示，繁殖力則以產(chǎn)生后代的數(shù)量表示。在西方盲走螨Metaseiulus occidentalis 中，Cardinium 的感染使雌蟲的繁殖率提高將近50%(Weeks ＆ Stouthamer，2004)，表明Cardinium 的感染能提高該物種的適合度。Wang et al.(2008)用利福平去除嗜卷書虱Liposcelis bostrychophila 體內(nèi)的Cardinium，其后代的存活率和產(chǎn)卵量都低于感染品系，由此可見，Cardinium 的感染能夠提高該物種的適合度。

4 應(yīng)用與展望

綜上所述，Cardinium 的節(jié)肢動物宿主十分廣泛，感染Cardinium 可以誘導(dǎo)宿主生殖異常:胞質(zhì)不親和，產(chǎn)雌孤雌生殖、雌性化等。Cardinium 不僅能夠調(diào)控宿主的各種生殖方式，而且能夠?qū)λ拗鞯倪m合度具有不同程度的影響。Cardinium 整個發(fā)育過程都在宿主體內(nèi)完成，對宿主生活史具有有重要影響。當(dāng)前，Cardinium 能夠影響宿主適合度的現(xiàn)象已引起人們的關(guān)注，然而許多問題尚需進(jìn)一步的研究，如Cardinium 對宿主適合度是否產(chǎn)生負(fù)面影響等。另一方面，迄今為主Cardinium 的作用都是通過反證法，即通過比較感染治愈后和治愈前的差異得出，還沒有通過正向法，即通過比較接種前和接種后的表型差異來確認(rèn)。盡管如此，深入了解Cardinium 感染情況及其對感染宿主的作用，仍被期望在今后的害蟲防治與益蟲利用中發(fā)揮作用。

節(jié)肢動物體內(nèi)普遍存在的另一種共生菌是Wolbachia，其感染沒有改變宿主基因表達(dá)，僅是誘導(dǎo)或抑制宿主體內(nèi)的免疫反應(yīng)。與研究相對全面的Wolbachia 相比，Cardinium 感染宿主可以誘發(fā)多種免疫反應(yīng)，包括誘導(dǎo)抗菌肽、模式識別受體和絲氨酸蛋白酶激活等(Nakamura et al.，2011)。對于不同的宿主免疫反應(yīng)，可能是因?yàn)镃ardinium 與Wolbachia 有不同的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，因?yàn)榍罢呷狈幋a脂多糖和合成肽聚糖的兩個消旋酶基因，也可能是一些非免疫相關(guān)基因的差異表達(dá)。長時間使西方盲走螨雌蟲處于饑餓狀態(tài)，能消除蟲體內(nèi)的 Wolbachia 但是不能夠消除Cardinium，所以Wolbachia 的作用依然有待更深入研究(Wu et al.，2012a)。同一宿主同時感染W(wǎng)olbachia和Cardinium 在自然界是很常見的，但在雙重感染的宿主中獲得單感染的共生菌比較困難，Zhang et al.(2012)用顯微注射青霉素G 的方法在白背飛虱種群中獲得單感染W(wǎng)olbachia 或Cardinium種群。最近一項(xiàng)有關(guān)紅蜘蛛Tetranychus piercei 的研究表明其體內(nèi)的Wolbachia和Cardinium也都能誘導(dǎo)CI，但Wolbachia 引起的CI 能力比較弱，而Cardinium 則能引起強(qiáng)烈的CI。Wolbachia和Cardinium 引起的CI 彼此間不能營救，但是Wolbachia 能增強(qiáng)Cardinium 的CI 作用(Zhu et al.，2012)。然而以前對Wolbachia和Cardinium 的研究有許多不同見解，因?yàn)橛醒芯勘砻髟谔︱鼴.sarothamni 中是Cardinium 引起的 CI，不是Wolbachia(Ros ＆ Breeuwer 2009);而在寄生蜂中則是Wolbachia 引起CI，不是Cardinium(White et al.，2009);還有一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)這兩種菌都沒引起細(xì)胞質(zhì)不親和作用(Gotoh et al.，2007)。以上這三種研究結(jié)果大不相同，所以，尚有許多問題有待有待于眾多學(xué)者進(jìn)一步的研究和探索。

共生菌Cardinium 與Wolbachia 有很多相似之處，二者都是通過細(xì)胞質(zhì)遺傳，且都能通過誘導(dǎo)胞質(zhì)不親和、孤雌生殖和雌性化調(diào)控宿主的生殖方式。有文獻(xiàn)指出，不久的將來可以把Wolbachia誘導(dǎo)的CI 作為控制害蟲與疾病的一種工具(Bourtzis，2008)。Zabalou et al.(2009)認(rèn)為，可以利用Wolbachia 誘導(dǎo)宿主CI 的特性，擴(kuò)大工程昆蟲的種群，建立感染W(wǎng)olbachia 的種群，用一種類似釋放不育雄性的方法能減少有害昆蟲種群的生殖能力;因?yàn)楣麓粕衬芴岣叻N群增殖率和產(chǎn)卵量，Wolbachia 誘導(dǎo)其宿主孤雌生殖(PI)的性能也可能應(yīng)用于生物防治上。若PI 能在天敵生物種間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，那么這種內(nèi)共生菌將大大增強(qiáng)其天敵的生物防治潛能(Allen et al.，2007)。如西方盲走螨感染Cardinium 后其生殖力提高，繁殖速率加快，從而提高了天敵害蟲的控制害蟲的潛力(week et al.，2004)。

綜上所述，盡管目前對Cardinium 細(xì)胞質(zhì)不親和作用研究的比較多，而相對于產(chǎn)雌孤雌生殖、雌性化、多重感染及適合度研究比較少，但不能否認(rèn)的是對Cardinium 共生菌的研究及利用將會在今后的害蟲生物防治領(lǐng)域產(chǎn)生積極的影響。相信隨著對Cardinium 共生菌研究的不斷深入，利用Cardinium 在天敵昆蟲保護(hù)、農(nóng)業(yè)害蟲綜合防治中的應(yīng)用價值也將越來越被人們所重視。

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