昆蟲腸道微生物研究進(jìn)展

張靜　張博

摘 要：昆蟲種類較多、食性復(fù)雜、分布廣泛，研究表明這些特征與其腸道微生物密切相關(guān)。文章簡要的介紹了目前有關(guān)昆蟲腸道微生物及其多樣性的研究進(jìn)展，對昆蟲腸道微生物的種類及研究方法、昆蟲與微生物互作的研究意義、昆蟲腸道微生物多樣性的影響因素等進(jìn)行了綜述，最后對其今后研究進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：昆蟲腸道；微生物；多樣性

引言

昆蟲腸道是微生物分布的一類特殊生境，存在種類繁多、數(shù)量龐大的微生物。昆蟲腸道系統(tǒng)受多變的環(huán)境影響，因此這類微生態(tài)具有多樣性，該多樣性與昆蟲種類、食性、殺蟲劑抗性機(jī)制、宿主的生理功能等密切相關(guān)。近年來，隨著社會發(fā)展，社會對環(huán)境保護(hù)高度重視，這促進(jìn)了昆蟲腸道微生物研究，同時測序技術(shù)高速發(fā)展，為該研究提供了技術(shù)支持。已經(jīng)有很多學(xué)者著手研究昆蟲與腸道微生物的共生關(guān)系。

1 昆蟲腸道微生物的種類及研究方法

腸道微生物可分為常駐群落和過路群落，常駐菌群是在昆蟲腸道中長期存在的；過路菌群是指不能在健康的動物腸道里長期停留的菌群。同時菌群可分為益生菌和病原菌，在數(shù)量上占有絕對的優(yōu)勢的菌群基本均為常住菌群和益生菌。有些腸道微生物能夠與昆蟲互利共生則為共生菌，包括兼性共生菌和專性共生菌，有些腸道微生物會對昆蟲的生長發(fā)育造成明顯影響，甚至可能導(dǎo)致寄主死亡，為寄生菌。

昆蟲腸道微生物多樣性檢測方法包括傳統(tǒng)培養(yǎng)檢測方法、分子檢測的方法（16S rRNA基因的分子檢測方法、基于宏基因組學(xué)的檢測方法等）。其中由于16S rRNA基因的分子檢測操作相對簡單，可以作為昆蟲腸道微生物檢測和鑒定的首選方法。

2 昆蟲與微生物互作的研究意義

2.1 提供營養(yǎng)物質(zhì)

昆蟲腸道中的微生物，含有多種酶系統(tǒng)，參與代謝，在昆蟲的生化反應(yīng)中起著重要作用。已有報道證實(shí)了腸道微生物能合成特定的氨基酸、合成類脂、維生素、并含有固氮作用，如根瘤菌。有時腸道微生物本身也可以成為昆蟲的食物，為昆蟲提供營養(yǎng)物質(zhì)。

2.2 挖掘具有特殊功能的微生物資源

昆蟲與微生物互作的研究，有利于從昆蟲腸道這一特殊生境中挖掘具有特殊功能的微生物資源?，F(xiàn)已有研究，進(jìn)行昆蟲腸道微生物的分離，以產(chǎn)生高活性生物活性物質(zhì)為篩選目標(biāo)，篩選獲得有重要應(yīng)用價值的微生物菌株，如產(chǎn)抗菌、抗腫瘤、特殊酶等活性物質(zhì)的微生物菌株，分離純化所產(chǎn)生物活性物質(zhì)，研究活性物質(zhì)組成和特性，優(yōu)化活性物質(zhì)產(chǎn)生條件，更好地開發(fā)微生物資源以及利用生物活性物質(zhì)。

2.3 昆蟲與腸道細(xì)菌的免疫互作

腸道細(xì)菌與昆蟲的免疫系統(tǒng)的存在著相互作用。免疫的作用機(jī)制對害蟲的生物防治具有重要的意義。宿主昆蟲與腸道細(xì)菌的免疫互作，是腸道細(xì)菌研究的一個難點(diǎn)。其免疫的機(jī)制可以用于抵御外來病原微生物的入侵，同時又能抑制腸道微生物的過度增殖。從中也不難看出，在長期的發(fā)展中，腸道細(xì)菌與昆蟲的共生關(guān)系達(dá)到一種協(xié)同作用，相互妥協(xié)，兩者在免疫系統(tǒng)上的相互作用促進(jìn)了各自的發(fā)展。

3 昆蟲腸道微生物多樣性的影響因素

3.1 攝取的食物

昆蟲種類的多樣使得其腸道環(huán)境也有多樣性。腸道是昆蟲的重要消化場所，腸道微生物菌能對特定食物進(jìn)行代謝、降解。不同的昆蟲食性不同，攝取的食物種類也有所不同。研究表明，小菜蛾成蟲中腸道內(nèi)阿氏腸桿菌含量較高，而陰溝腸桿菌較少，小菜蛾幼蟲專性取食十字花科植物，成蟲主要取食蜂蜜，這可能是小菜蛾腸道微生物多樣性改變的原因之一，即食性的改變。

3.2 宿主的生理功能

通過研究暗黑鮑金龜成蟲腸道、卵以及不同齡期幼蟲后腸內(nèi)微生物的群落組成，可以觀察到暗黑銀金龜，在不同發(fā)育階段的腸道微生物分子多態(tài)性。證實(shí)了宿主的生理功能的確影響昆蟲腸道微生物多樣性和分子的多態(tài)性。

3.3 殺蟲劑抗性機(jī)制

昆蟲殺蟲劑抗性機(jī)制與昆蟲腸道微生物的多樣性有關(guān)，昆蟲利用腸道微生物對殺蟲劑產(chǎn)生抗性，昆蟲腸道內(nèi)若共生有能夠降解殺蟲劑的菌群，昆蟲即可以對殺蟲劑產(chǎn)生抗性，并降解殺蟲劑，而且通過宿主昆蟲與腸道細(xì)菌的免疫互作，也能使宿主對生物農(nóng)藥的抗性提高。通過對該機(jī)制的研究呢，也有利于對昆蟲的生物防治。

4 結(jié)束語

昆蟲腸道內(nèi)含有數(shù)以萬計(jì)的微生物，含有豐富的微生物資源。昆蟲為腸道微生物提供一個相對特殊且較外界環(huán)境穩(wěn)定的生境，于此同時，昆蟲腸道微生物為昆蟲提供營養(yǎng)物質(zhì)、協(xié)助免疫系統(tǒng)，為昆蟲的發(fā)育和代謝作出貢獻(xiàn)。

現(xiàn)已有關(guān)于昆蟲腸道微生物多樣性方面的研究報告，也見少量從家蠶、白蟻、蟑螂等少數(shù)昆蟲腸道進(jìn)行微生物菌株分離的報道，如從蟑螂腸道中分離獲得產(chǎn)抗菌蛋白的假單胞菌，從螳螂腸道中分離獲得產(chǎn)抗腫瘤活性分子的霉菌菌株?；诂F(xiàn)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及社會發(fā)展，昆蟲腸道微生物的研究應(yīng)著重于以下幾個方面。首先是通過昆蟲腸道菌群不斷探索新的害蟲防治方法。根據(jù)腸道微生物的研究結(jié)果，可以有效進(jìn)行害蟲的生物防治。此外，目前人們已經(jīng)對許多昆蟲的腸道微生物種類進(jìn)行了研究，但對很多腸道微生物的作用和功能并不太了解，尤其是人們對腸道微生物彼此的復(fù)雜關(guān)系、其在昆蟲生理、發(fā)育中所起的具體作用、以及相應(yīng)的機(jī)制尚知之甚少，因此應(yīng)致力于研究、理解其互作關(guān)系的機(jī)制，并投之于研制、應(yīng)用微生態(tài)制劑。同數(shù)十萬計(jì)的昆蟲種類相比，目前關(guān)于昆蟲腸道微生物資源的發(fā)掘和利用，只能算是剛剛起步，有大量的昆蟲種類還有挖掘具微生物資源的價值，腸道微生物有更多我們未知的功能需要被繼續(xù)研究利用。

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作者簡介：張靜（1996，08-），女，本科生，生物技術(shù)專業(yè)，主要研究方向?yàn)槲⑸飳W(xué)，生態(tài)學(xué)。