昆蟲(chóng)共生細(xì)菌研究進(jìn)展

杜慧民，李文彬，劉潤(rùn)進(jìn)

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)菌根生物技術(shù)研究所，青島 266109)

昆蟲(chóng)與植物、真菌、放線菌、細(xì)菌及其他動(dòng)物等經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期共同進(jìn)化，發(fā)展建立了多樣的共生關(guān)系(劉潤(rùn)進(jìn)和王琳，2018)。其中，體內(nèi)定殖的有益微生物能改善宿主昆蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)代謝、防御天敵攻擊、增強(qiáng)抗逆性、影響昆蟲(chóng)生長(zhǎng)、發(fā)育、壽命和演化(Provorov & Onishchuk, 2018)。近年來(lái)，共生微生物的物種多樣性、昆蟲(chóng)與微生物的種間關(guān)系、相互作用以及共生微生物的功能等研究取得了重要進(jìn)展(楊義婷等，2014；黃旭等，2015；王四寶和曲爽，2017)。

林勇文和侯有明(2018)總結(jié)了昆蟲(chóng)共生真菌(insect symbiotic fungi，ISF)的種類(lèi)及其功能。然而，當(dāng)前國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中有關(guān)昆蟲(chóng)共生微生物的概念、名稱(chēng)和術(shù)語(yǔ)等比較零亂，存在使用不規(guī)范、不一致和不明確等問(wèn)題。事實(shí)上，昆蟲(chóng)不僅廣泛的與其他動(dòng)物、植物和真菌等建立共生關(guān)系，而且還與細(xì)菌構(gòu)建多種共生體系。凡是能與昆蟲(chóng)構(gòu)建共生關(guān)系的原生動(dòng)物、真菌和細(xì)菌等，可統(tǒng)稱(chēng)為昆蟲(chóng)共生微生物(insect symbiotic microbes，ISM)。在探討具體ISM的科學(xué)問(wèn)題時(shí)，有必要將其進(jìn)一步區(qū)分為：昆蟲(chóng)共生原生動(dòng)物(insect symbiotic protozoa，ISP)、ISF和昆蟲(chóng)共生細(xì)菌(insect symbiotic bacteria，ISB)。關(guān)于ISB研究進(jìn)展國(guó)內(nèi)外尚缺乏系統(tǒng)的論述。本文旨在討論昆蟲(chóng)與ISB構(gòu)建的共生體系特征、ISB的物種多樣性、昆蟲(chóng)與細(xì)菌的共生機(jī)制、ISB的生理生態(tài)效應(yīng)及其作用機(jī)制等，以期為促進(jìn)該領(lǐng)域研究提供依據(jù)。

1 昆蟲(chóng)與細(xì)菌構(gòu)建的共生體系特征

1.1 昆蟲(chóng)與細(xì)菌構(gòu)建的共生體系

1.1.1植食性昆蟲(chóng)與細(xì)菌的共生

植食性昆蟲(chóng)以植物活體為食，依其口器、消化道構(gòu)造與功能的不同，可分為以完整植物器官、組織為食和吸食汁液的兩大類(lèi)。食葉甲蟲(chóng)、白蟻、蚜蟲(chóng)、蝗蟲(chóng)、煙粉虱、葉蟬、粉蚧和木虱等蟲(chóng)體內(nèi)均定殖著大量細(xì)菌。食葉甲蟲(chóng)Cassidarubiginosa前腸有兩個(gè)器官用于儲(chǔ)藏細(xì)菌Candidatusstammeracapleta，該細(xì)菌有果膠消化基因，甲蟲(chóng)可從細(xì)菌分解物中獲得氨基酸和維生素等(Salemetal., 2017)。蚜蟲(chóng)體內(nèi)定殖著B(niǎo)uchneraaphidicola，該ISB為宿主提供必需氨基酸，蚜蟲(chóng)則為該細(xì)菌提供生存場(chǎng)所和養(yǎng)分。粉虱、木虱和蚧等也與細(xì)菌構(gòu)建互利共生體系。Buchnera在親代和子代之間母系垂直傳播，離開(kāi)宿主不能獨(dú)立存活。Sulciamuelleri是與葉蟬、沫蟬和蠟蟬等專(zhuān)性內(nèi)共生細(xì)菌(Urban & Cryan, 2012; Kogaetal., 2013)。腸道共生細(xì)菌能分解木質(zhì)素及纖維素為白蟻提供部分養(yǎng)分，其中部分細(xì)菌可與腸道中定殖的原生動(dòng)物形成內(nèi)共生體系，從而構(gòu)建成三重共生體(劉潤(rùn)進(jìn)等, 2014; 劉潤(rùn)進(jìn)和王琳, 2018)。?；页嵋苟闟podopteralittoralis腸道內(nèi)定殖著蒙特氏腸球菌Enterococcusmundtii等ISB(Shaoetal., 2017)。煙粉虱Bemisiatabaci與Rickettisa屬的細(xì)菌可形成共生關(guān)系；褐飛虱Nilaparvatalugens體內(nèi)的共生細(xì)菌有變形菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、放線菌門(mén)和擬桿菌門(mén)共18個(gè)操作分類(lèi)單元(OTUs)，包括殺雄菌Arsenophouussp.和沃爾巴克氏菌Wolbachiasp.等(范海偉, 2015)。麗蠅蛹集金小蜂N(xiāo)asoniavitripennis體內(nèi)定殖的能經(jīng)卵傳播并具有殺死雄性后代能力的殺雄菌可與錐蝽、木虱、煙粉虱和蚜蟲(chóng)等共生。柑橘木虱Diaphorinacitri和柑橘粉虱Dialeurodescitri可與Portierasp.、沃爾巴克氏菌、Cardiniumsp.和Rickettsiasp.形成共生體系(孫秀新等，2016)。

1.1.2衛(wèi)生昆蟲(chóng)與細(xì)菌的共生

衛(wèi)生昆蟲(chóng)是指嚴(yán)重危害人類(lèi)健康、工作和生活的一類(lèi)昆蟲(chóng)，諸如家蠅、蚊子、蟑螂、臭蟲(chóng)和蚤等,其體內(nèi)定殖著眾多細(xì)菌。家蠅發(fā)育過(guò)程中，自卵末期、幼蟲(chóng)期、蛹期至成蠅的腸道中定殖的多種ISB可能發(fā)揮重要作用。蟑螂脂肪體中共生的細(xì)菌可通過(guò)母體傳遞，最初集中在卵母細(xì)胞周?chē)?，然后進(jìn)入卵原生質(zhì)內(nèi)，這種互利共生是“遺傳”的。沒(méi)有這些ISB，蟑螂生長(zhǎng)速率遲緩。臭蟲(chóng)Cimexlectularius必須與沃爾巴克氏菌共生才能正常生長(zhǎng)和繁殖。臭蟲(chóng)精巢或卵巢周?chē)厥饧?xì)胞群的細(xì)胞內(nèi)定殖著大量細(xì)菌，后者為前者提供必需的B族維生素，確保卵孵化和幼蟲(chóng)生育為成蟲(chóng)(Hosokawaetal., 2010)。蚊子的精巢和卵巢中定殖著沃爾巴克氏菌(崔春來(lái)等，2015)?？梢?jiàn)，衛(wèi)生昆蟲(chóng)與細(xì)菌構(gòu)建的共生體系是十分普遍和有效的。

1.1.3其他昆蟲(chóng)與細(xì)菌的共生

一些天敵昆蟲(chóng)、對(duì)人類(lèi)有益或可利用的昆蟲(chóng)也能與細(xì)菌構(gòu)建共生體系。西方蜜蜂Apismellifera腸道共生細(xì)菌包括革蘭氏陽(yáng)性和革蘭氏陰性細(xì)菌；生殖組織中定殖著沃爾巴克氏菌，后者影響前者生殖和發(fā)育。西方蜜蜂腸道還定殖著大量的乳酸菌類(lèi)群，這些ISB能增強(qiáng)宿主對(duì)病蟲(chóng)害的抵抗力，參與宿主消化吸收花粉，協(xié)助“解毒”和影響生殖(Audisioetal., 2011)。蜂群個(gè)體間的孵育、梳理和食物交換等交流行為更有利于細(xì)菌傳播，形成了穩(wěn)定的ISB群落結(jié)構(gòu)(徐龍龍等，2013)。

1.2 昆蟲(chóng)共生細(xì)菌的定殖部位

ISB可定殖于昆蟲(chóng)體表、體腔、消化道、腸道、中腸、后腸、淋巴、脂肪體和其他器官組織的細(xì)胞內(nèi)。甚至一些種類(lèi)的昆蟲(chóng)可形成專(zhuān)門(mén)供細(xì)菌共生定殖的儲(chǔ)菌器官，儲(chǔ)菌器的功能相當(dāng)于人類(lèi)肝臟，富含分解和加工食物的工具(Salemetal., 2017)。昆蟲(chóng)形成的特化器官含菌體(bacteriomes)由多個(gè)含菌細(xì)胞(bacteriocytes)組成，通常是專(zhuān)性內(nèi)共生細(xì)菌的定殖部位，經(jīng)垂直傳播從母代遺傳至子代；而兼性內(nèi)共生細(xì)菌的定殖部位多樣，大多定殖于昆蟲(chóng)體表、體腔、腸腔、盲腸或分散于血淋巴中；褐飛虱體內(nèi)的殺雄菌主要定殖于脂肪體細(xì)胞中。蜜蜂和熊蜂的消化道是共生細(xì)菌的主要聚集區(qū)。西方蜜蜂和熊蜂的蜜囊中均定殖有乳酸桿菌屬和雙岐桿菌屬的乳酸菌組成的ISB群落，而蜜囊也是乳酸桿菌和雙岐桿菌的主要聚集區(qū)(Olofsson & Vasquez, 2008)。

按照共生定殖部位，可將ISB分成外共生細(xì)菌和內(nèi)共生細(xì)菌。前者指定殖于健康宿主昆蟲(chóng)體表和細(xì)胞外的細(xì)菌，包括附著于昆蟲(chóng)腸壁細(xì)胞和游離在腸腔的細(xì)菌。目前研究最多的外共生細(xì)菌是昆蟲(chóng)腸道細(xì)菌群落；內(nèi)共生細(xì)菌是定殖于昆蟲(chóng)細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌。例如，沃爾巴克氏菌是廣泛定殖于昆蟲(chóng)細(xì)胞內(nèi)的共生細(xì)菌。內(nèi)共生細(xì)菌進(jìn)一步可分為初生內(nèi)共生細(xì)菌和次生內(nèi)共生細(xì)菌，前者定殖于昆蟲(chóng)的特定細(xì)胞中，與昆蟲(chóng)幾乎同時(shí)發(fā)生，協(xié)同進(jìn)化，垂直傳播；后者則以水平傳播、垂直傳播和其他傳播方式，使其可以在同種或不同種昆蟲(chóng)間快速傳播擴(kuò)散。也有人將初生內(nèi)共生細(xì)菌和次生內(nèi)共生細(xì)菌分別稱(chēng)作專(zhuān)性內(nèi)共生細(xì)菌(obligate endosymbiotic bacteria，OEB)和兼性內(nèi)共生細(xì)菌(facultative endosymbiotic bacteria，F(xiàn)EB)。必需注意的是，宿主昆蟲(chóng)發(fā)育過(guò)程中，一些共生細(xì)菌可由幼蟲(chóng)的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移至成蟲(chóng)的細(xì)胞外，而且可從兼性到專(zhuān)性、從病原物到共生生物之間的轉(zhuǎn)換(Hosokawaetal., 2010)。因此，不能簡(jiǎn)單地界定這類(lèi)ISB，而應(yīng)具體情況具體分析。

1.3 昆蟲(chóng)共生細(xì)菌的物種多樣性

ISB種類(lèi)繁多，具有較豐富的物種多樣性(表1)。同一種昆蟲(chóng)不同個(gè)體或不同發(fā)育期定殖的ISB類(lèi)群不盡相同。例如，家蠅的幼蟲(chóng)、蛹和成蠅既有特有的也有共有的ISB屬,腸桿菌屬是成蠅特有的ISB屬之一，其所屬的腸桿菌科中的奧克西托克雷白桿菌、肺炎克雷伯菌、檸檬酸桿菌和陰溝腸桿菌在實(shí)蠅科的求偶和繁殖過(guò)程中發(fā)揮作用；發(fā)育階段不同腸道定殖的ISB屬的數(shù)量亦不同(Shietal., 2012; Wangetal., 2014)。幾乎所有蚜蟲(chóng)均定殖布赫納氏屬Buchnera，該屬目前只有B.aphidicola1種，僅分布于蚜蟲(chóng)類(lèi)腹部血腔的特化含菌胞內(nèi)。含菌細(xì)胞內(nèi)不同ISB的分布和數(shù)量存在差異(Gatehouseetal., 2012; Bingetal., 2013)。

表1 昆蟲(chóng)共生細(xì)菌的種類(lèi)

續(xù)表1 Continued table 1

昆蟲(chóng)類(lèi)型Insect type昆蟲(chóng)種類(lèi)Insect species共生細(xì)菌屬或種Generus and species of symbiotic bacteria參考文獻(xiàn)References單食性灰飛虱Ommatidiotus dissimilisSulcia, Vidania, Sodalis, 沃爾巴克氏菌屬Wol-bachia, 立克次氏體屬RickettsiaMichalik et al., 2018沙漠蝗Schistocerca gregaria成團(tuán)泛菌Pantoea agglomerans Dillon et al., 2000海灰翅夜蛾Spodoptera littoralis綠腸球菌Enterococcus mundtii殺雄菌屬ArsenophonusShao et al., 2017橘小實(shí)蠅 Bactrocera dorsalis產(chǎn)酸克雷伯氏菌 Klebsiella oxytoca肺炎克雷伯氏菌Klebsiella pneumonia土生拉烏爾菌 Raoultella terrigenaShi et al., 2012橘小實(shí)蠅Bactrocera dorsalis腸桿菌科Enterobacteriaceae腸球菌科Enterococcaceae芽孢桿菌科Bacillaceae王洪秀等, 2015澤蘭實(shí)蠅Procecidochares utilis沃爾巴克氏菌屬Wolbachia張某等, 2016桃實(shí)蠅Bactrocera zonata 陰溝腸桿菌Enterobacter cloacae肺炎克雷伯氏菌Klebsiella pneumoniaeReddy et al., 2014小貫小綠葉蟬Empoasca onukii鹽單胞菌屬 Halomonas希瓦氏菌屬 Shewanella沃爾巴克氏菌Wolbachia ssp.毛迎新等, 2018大青葉蟬 Sodalis sp.練啟仙等, 2017Cicadella viridisSulcia muelleriMichalik et al., 2014立克次氏體屬Rickettsia Lian et al., 2016蚜蟲(chóng)Aphididae spp.布赫納氏菌Buchnera aphidicola 殺雄菌屬ArsenophonusBing et al., 2013楊義婷等, 2014劉艷紅等, 2018蚜蟲(chóng)Aphididae spp.Hamiltonella defensaRegiella insecticolaSerratia symbiotica 立克次氏體屬Rickettsia立克次氏小體屬Rickettsiella殺雄菌屬Arsenophonus沃爾巴克氏菌屬Wolbachia 螺原體屬SpiroplasmaSimon et al., 2011豌豆蚜Acyrthosiphon pisum布赫納氏菌Buchnera sp.Wilson et al., 2010立克次氏小體Rickettsiella ssp.amiltonella 沙雷氏菌屬SerratiaTsuchida et al., 2010嗜桔粉蚧Pseudococcus calceolariaeTremblaya Gatehouse et al., 2012蚧殼蟲(chóng)Scale insectUzinura diaspidicola Sabree et al., 2013沫蟬FroghopperSulcia muelleriMichalik et al., 2014

續(xù)表1 Continued table 1

昆蟲(chóng)類(lèi)型Insect type昆蟲(chóng)種類(lèi)Insect species共生細(xì)菌屬或種Generus and species of symbiotic bacteria參考文獻(xiàn)References暗黑鰓金龜Holotrichia parallels噬纖維素屬Cytophaga,黃桿菌屬Flavobacteri-um,擬桿菌屬Bacteroide圣平, 2014棉鈴蟲(chóng)Helicoverpa armigera糞腸球菌Enterococcus faecalis楊焊, 2012長(zhǎng)胸沫蟬 Clastoptera arizonana DoeringSulcia muelleriZinderia insecticolaMcCutcheon et al., 2010琉璃葉蟬Homalodisca vitripennisSulcia muelleriBaumannia cicadellinicolaTakiya et al., 2006長(zhǎng)紅錐蝽Rhodnius prolixus椿象紅球菌Rhodococcus rhodnii Eichler et al., 2002點(diǎn)蜂緣蝽Riptortus pedestris伯克氏菌BurkholderiaKikuchi et al., 2012稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis糞腸球菌Enterococcus faecalis楊焊, 2012小菜蛾P(guān)lutella xylostella阿氏腸桿菌Enterobacter asburiae肉桿菌Carnobacterium maltaromaticum陰溝腸桿菌Enterobacter cloacae夏曉峰, 2014小菜蛾P(guān)lutella xylostella腸桿菌科Enterobacteriaceae假單胞菌科Pseudomonadaceae鞘脂單胞菌科Sphingomonadaceae黃色單胞菌科Xanthomonadaceae黃桿菌科Flavobacteriaceae戴楠晶, 2014紅火蟻Solenopsis invicta鏈霉菌Streptomyces sp.DF-5張曉宇等, 2018山松大小蠹Dendroctonus ponderosae 假單胞菌屬Pseudomons 拉恩氏菌屬Rahnella沙雷氏菌屬Serratia伯克氏屬Burkholderia Adams et al., 2013咖啡漿果螟Hypothenemus hampei假單胞菌Pseudomons adaceaeCeja-Navarro et al., 2015衛(wèi)生昆蟲(chóng)Sanitation insects家蠅Musca domestica 不動(dòng)桿菌屬Acinetobacter 土壤桿菌Agrobacterium產(chǎn)堿桿菌屬Alcaligenes博德特氏菌屬Bordetella短波毛單胞菌屬Brevundimonas 檸檬酸桿菌屬Citrobacter代爾夫特菌屬Delftia腸桿菌屬Enterobacter 腸球菌屬Enterococcus庫(kù)特氏菌屬Kurthia乳球菌屬 Lactococcus 俊片菌屬Lampropedia 明串球菌屬Leuconostoc微桿菌屬M(fèi)icrobacterium香味菌屬M(fèi)yroides劉婧等, 2017; 2018

續(xù)表1 Continued table 1

昆蟲(chóng)類(lèi)型Insect type昆蟲(chóng)種類(lèi)Insect species共生細(xì)菌屬或種Generus and species of symbiotic bacteria參考文獻(xiàn)References蒼白桿菌屬Ochrobactrum變形桿菌屬Proteus普羅威登斯菌屬Providencia假單胞菌屬Pseudomonas拉烏爾菌屬Raoultella 血桿菌屬Sanguibacter 鞘氨醇桿菌屬Sphingobacterium葡萄球菌屬Staphylococcus 寡養(yǎng)單胞菌屬Stenotrophomonas 漫游球菌屬Vagococcus蚊子 Culicidae spp.沃爾巴克氏菌屬Wolbachia崔春來(lái)等, 2015伊蚊Aedes spp.沙雷氏菌屬Serratia腸桿菌屬EnterobacterGaio et al., 2011白紋伊蚊Aedes albopictus鮑曼不動(dòng)桿菌Acinetobacter baumannii正約氏不動(dòng)桿菌Acinetobacter johnsoniiMinard et al., 2013岡比亞按蚊Anopheles gambiae腸桿菌屬EnterobacterCirimotich et al., 2011蟑螂Blattodea蟑螂桿狀體Blattabacterium spp.Sabree et al., 2009臭蟲(chóng)Cimex lectularius沃爾巴克氏菌Wolbachia sp.未命名的一種γ-變形菌綱細(xì)菌An unnamed γ-proteobacteriumHosokawa et al., 2010舌蠅屬Glossina Wigglesworthia glossinidiaSnyder et al., 2013其他昆蟲(chóng)中華婪步甲Harpalus sinicus委內(nèi)瑞拉鏈霉菌Streptomyces venezuelae孫飛飛等, 2018Other insects西方蜜蜂Apis mellifera乳酸菌群Lactobacillus seriesOlofsson et al., 2008γ-變形菌綱Gamma proteobacteria嗜酸乳桿菌 Lactobacillus acidophilus雙歧桿菌屬Bifidobacterium醋桿菌科Acetobacteraceae巴爾通氏體屬 Bartonella乳桿菌屬LactobacillusGilliamellaSnodgrassella徐龍龍 等, 2013西方蜜蜂Apis mellifera枯草芽孢桿菌Bacillus subtilisSabate et al., 2009西方蜜蜂Apis melliferaγ-1 Gilliamellaγ-2 γ變形菌綱Gamma proteobacteriaβ Snodgrassellaα-1 巴爾通體屬Bartonellaα-2 醋酸桿菌科AcetobacteraceaeFirm-4乳桿菌屬LactobacillusFirm-5嗜酸乳桿菌 Lactobacillus acidophilus雙歧桿菌屬Bifidobacterium Audisio et al., 2011

續(xù)表1 Continued table 1

昆蟲(chóng)類(lèi)型Insect type昆蟲(chóng)種類(lèi)Insect species共生細(xì)菌屬或種Generus and species of symbiotic bacteria參考文獻(xiàn)References東方蜜蜂Apis cerana蠟樣芽胞桿菌Bacillus cereus李江紅等, 2012GilliamellaSnodgrassella嗜酸乳桿菌 Lactobacillus acidophilus乳桿菌屬Lactobacillus雙歧桿菌屬BifidobacteriumLi et al., 2012熊蜂Bombus spp. 乳酸菌群Lactobacillus seriesOlofsson et al., 2008巴爾通氏體屬Bartonella雙歧桿菌屬Bifidobacteriumγ-變形菌綱Gamma proteobacteria乳桿菌屬Lactobacillus嗜酸乳桿菌Lactobacillus acidophilusGilliamellaSnodgrassella徐龍龍等, 2013麗蠅蛹集金小蜂N(xiāo)asonia vitripennis殺雄菌屬ArsenophonusDuron et al., 2008歐洲狼蜂Philanthus triangulum鏈霉菌屬StreptomycesKaltenpoth et al., 2005中華婪步甲Harpalus sinicus委內(nèi)瑞拉鏈霉菌Streptomyces venezuelae孫飛飛等, 2018黑翅土白蟻Odontotermes formosanus高陽(yáng)鏈霉菌Streptomyces koyangensisBi et al., 2013細(xì)腰濕木白蟻 Zootermopsis angusticolis棲溫泉螺旋體 Treponema primitia T. azotonutrici-umRosenthal et al., 2011

2 昆蟲(chóng)與細(xì)菌的共生機(jī)制

昆蟲(chóng)與細(xì)菌共生體系的建立首先是基于雙方相互識(shí)別的化學(xué)機(jī)制，進(jìn)而經(jīng)過(guò)互補(bǔ)代謝的生理機(jī)制與內(nèi)在的生態(tài)學(xué)機(jī)制，才能發(fā)揮共生體系的生理生態(tài)作用，再依靠其遺傳學(xué)機(jī)制，該共生體系得以遺傳演化和發(fā)展。

宿主昆蟲(chóng)與細(xì)菌共生過(guò)程中，兩者養(yǎng)分的互補(bǔ)代謝是其共生體系的發(fā)生發(fā)展和維持重要的生理機(jī)制。蚜蟲(chóng)吸食富含碳水化合物的植物汁液中缺乏氮素(如特定氨基酸)，而定殖蚜蟲(chóng)體內(nèi)的OEB布赫納氏菌可產(chǎn)生這些必需氨基酸。蟑螂、白蟻和一些食草性螞蟻腸道共生細(xì)菌可進(jìn)行氨的回收和一些必需氨基酸的合成(Sabreeetal., 2012)。Wilson等(2010)通過(guò)對(duì)豌豆蚜及其Buchnera的全基因組分析發(fā)現(xiàn)，亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸的合成通路在Buchnera中完成，而最終轉(zhuǎn)氨過(guò)程則發(fā)生于蚜蟲(chóng)細(xì)胞中。

ISB的細(xì)胞膜等膜結(jié)構(gòu)中，富含真核生物才有的長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸。這是由于ISB大量地吸收源于宿主的脂類(lèi)，以更好地應(yīng)對(duì)宿主的環(huán)境脅迫。西方蜜蜂腸道共生細(xì)菌具有與宿主交互作用、形成細(xì)菌生物膜和分解糖類(lèi)物質(zhì)等多種功能。α-1細(xì)菌含有維生素B12的合成系統(tǒng)，可能為蜜蜂合成維生素；γ-1(Gilliamella)、乳酸菌屬和雙歧桿菌屬的細(xì)菌有多種與碳水化合物相關(guān)的功能，包括合成果膠降解酶、糖苷水解酶和多糖水解酶等(Engeletal., 2012; Engel & Moran, 2013)，這些潛在功能也從基因水平上體現(xiàn)了乳酸菌群可能參與蜂蜜的醞造和蜜蜂對(duì)糖類(lèi)物質(zhì)的代謝?；ǚ凼敲鄯浜托芊涫澄镏形ㄒ坏牡鞍踪|(zhì)來(lái)源，腸道共生細(xì)菌合成果膠降解酶的功能有助于宿主蜂對(duì)花粉的消化和吸收。腸道共生細(xì)菌還具有潛在的食物解毒功能(Hehemannetal., 2010)，這對(duì)昆蟲(chóng)擴(kuò)大取食物范圍和適應(yīng)性等發(fā)揮了重要作用。

自然選擇中，昆蟲(chóng)及其共生細(xì)菌同時(shí)面臨生態(tài)選擇壓力，需要抵御不利生境，同時(shí)開(kāi)辟新的生態(tài)位來(lái)獲得種群的生長(zhǎng)與繁殖。與昆蟲(chóng)形成共生關(guān)系后，細(xì)菌能夠被更好地保護(hù)及傳播，而昆蟲(chóng)利用共生細(xì)菌的次生代謝產(chǎn)物，可提高競(jìng)爭(zhēng)力和環(huán)境適應(yīng)性。作為一種替代水平獲取基因編碼的基本代謝產(chǎn)物或酶，已證明ISB賦予了昆蟲(chóng)適應(yīng)性，使其輻射進(jìn)入新生境，擴(kuò)大了生態(tài)位。

ISB與宿主昆蟲(chóng)形成共生體具有逆境下的進(jìn)化優(yōu)勢(shì)。蚜蟲(chóng)與Bucheneraspp.構(gòu)建的共生體系顯著提高了蚜蟲(chóng)的耐熱性和高溫下的繁殖力。高溫下細(xì)菌分子伴侶基因高效表達(dá)，有效地保護(hù)了宿主體內(nèi)蛋白質(zhì)分子免受降解(Oliveretal., 2010)。溫度越高，煙粉虱體內(nèi)共生細(xì)菌Rickettsia數(shù)量越多，由于其能誘導(dǎo)宿主體內(nèi)耐熱基因的高效表達(dá)，顯著提高蟲(chóng)體耐熱性，降低了煙粉虱死亡率(Bruminetal., 2011)。高溫處理清除家蠶追寄蠅Exoristasorbillans體內(nèi)沃爾巴克氏菌后，雌蠅產(chǎn)卵量及卵成活率顯著下降(Guruprasadetal., 2011)。最近研究發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)、不同寄主植物、不同蚜型桃蚜OEBBuchneraaphidicola的16S rRNA基因序列高度一致。不同地區(qū)相同植物上孤雌桃蚜FEB的種類(lèi)和定殖率均不同(劉艷紅等，2018)。關(guān)于昆蟲(chóng)與細(xì)菌共生的遺傳學(xué)機(jī)制及其與環(huán)境互作的內(nèi)在生態(tài)學(xué)機(jī)制有待深入探究。

3 昆蟲(chóng)共生細(xì)菌的生理生態(tài)效應(yīng)

昆蟲(chóng)為共生細(xì)菌提供穩(wěn)定的生境并共享特定的代謝途徑。ISB則通過(guò)協(xié)助昆蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)代謝，提供食物中缺乏的養(yǎng)分彌補(bǔ)食物缺陷；分泌抗菌肽、毒素等以增強(qiáng)昆蟲(chóng)對(duì)外源寄生物的防御能力；降低昆蟲(chóng)被寄生性天敵寄生的風(fēng)險(xiǎn)，協(xié)助宿主抵御病原微生物的侵染；調(diào)節(jié)宿主昆蟲(chóng)對(duì)非生物因子的抗逆性，增大昆蟲(chóng)的環(huán)境適合度和生態(tài)位。同時(shí)，可調(diào)控植物生理反應(yīng)，抑制植物對(duì)宿主昆蟲(chóng)的不利影響；利用對(duì)抗逆性基因精確的表達(dá)調(diào)控來(lái)增強(qiáng)宿主抗藥性等。

3.1 ISB對(duì)宿主昆蟲(chóng)的影響

不同發(fā)育期的昆蟲(chóng)可能需要不同的ISB以發(fā)揮不同的生理生態(tài)作用。普羅威登斯菌屬能產(chǎn)生木聚糖酶分解木聚糖，可能為家蠅生長(zhǎng)發(fā)育提供能量(Rajetal., 2013)；香味菌屬可作為抗菌劑產(chǎn)生生物表面活性劑保護(hù)家蠅(Dharneetal., 2008)；假單孢屬?gòu)V泛分布于土壤和水中，有極強(qiáng)分解有機(jī)物的能力，可能協(xié)助家蠅分解有機(jī)物作為能量來(lái)源(劉婧等，2017)。實(shí)蠅腸道內(nèi)的腸桿菌科細(xì)菌能提高宿主對(duì)貧瘠食物的攝取，幫助消化食物，增強(qiáng)實(shí)蠅的健康體質(zhì)，并能調(diào)控交配和生殖系統(tǒng)(姚明燕等, 2017)。OEB能為宿主提供氨基酸、膽固醇等養(yǎng)分(Nikohetal., 2011)。Buchnera具有產(chǎn)生腺嘌呤的代謝網(wǎng)絡(luò)，可將腺嘌呤供給蚜蟲(chóng)利用(Thomasetal., 2009)。低齡若蚜中的Buchnera可能為宿主蚜蟲(chóng)提供維生素。特別是一些刺吸式口器昆蟲(chóng)因其取食單一，無(wú)法從食物中獲取一些必需養(yǎng)分，只能依賴OEB提供(饒瓊和吳慧明，2014)。此外，OEB還參與植物次生物質(zhì)的解毒作用及宿主的氮素循環(huán)(Sabreeetal., 2009; Sabreeetal., 2013)。ISB對(duì)宿主蜂的一個(gè)重要功能是將工蜂收集的花粉轉(zhuǎn)化為蜂糧，蜂糧比花粉含有更多的維生素、更少的多糖以及不同的氨基酸，這些養(yǎng)分變化很可能是共生乳酸菌群造成的，后者可使花蜜轉(zhuǎn)化為蜂蜜，因此共生菌群可能參與了蜂蜜的釀造(Mattilaetal., 2012)。咖啡漿果螟Hypothenemushampei腸道中的假單胞菌可降解咖啡因，是造成危害降低咖啡產(chǎn)量的主要原因(Ceja-Navarroetal., 2015)。FEB和宿主的協(xié)同進(jìn)化時(shí)間更為短暫，而其功能主要與宿主的適應(yīng)性有關(guān)，包括宿主的存活率、繁殖量、競(jìng)爭(zhēng)力等，一些FEB在宿主抵御天敵如病毒、真菌和寄生蜂，以及適應(yīng)環(huán)境、抵抗殺蟲(chóng)劑時(shí)也發(fā)揮作用(Hedgesetal., 2008; Ghanimetal., 2009; Oliveretal., 2012)。果蠅體內(nèi)定殖的沃爾巴克氏菌可提高其抗RNA病毒的能力，增強(qiáng)昆蟲(chóng)的適應(yīng)性，為昆蟲(chóng)宿主提供必要的養(yǎng)分(Hosokawaetal., 2010)。

ISB可誘導(dǎo)宿主蜂產(chǎn)生蜜蜂抗菌肽和防御素，增加西方蜜蜂的免疫能力，改善其對(duì)病原菌的抵抗能力(Evans & Lopez，2004；徐龍龍等，2013)。用抗生素殺滅熊蜂消化道內(nèi)共生細(xì)菌后，熊蜂短膜蟲(chóng)Crithidiabombi對(duì)地熊蜂的感染能力增強(qiáng)，腸道細(xì)菌Snodgrassella與熊蜂短膜蟲(chóng)感染能力的高低顯著相關(guān)(Koch & Schmid-Hempel，2011)，表明一定種類(lèi)的腸道細(xì)菌一定程度上能提高宿主對(duì)寄生蟲(chóng)的防御能力。

小菜蛾P(guān)lutellaxylostella中腸的共生細(xì)菌可能與其抗藥性有關(guān)，后者幫助前者消化食物、供給養(yǎng)分以及分解植物防御物質(zhì)等，以更好的適應(yīng)十字花科植物(夏曉峰，2014)。腸球菌能顯著提高小菜蛾對(duì)毒死蜱的抗性，而沙門(mén)菌顯著降低了小菜蛾對(duì)毒死蜱的抗性(夏曉峰，2014)。關(guān)于昆蟲(chóng)腸道共生細(xì)菌的組成與群落結(jié)構(gòu)特征對(duì)昆蟲(chóng)抗藥性的影響是十分有意義的課題，值得進(jìn)一步試驗(yàn)。

ISB能影響宿主壽命。ISB可延長(zhǎng)或縮短果蠅壽命。改變果蠅中細(xì)菌和腸壁吸收細(xì)胞之間的共生關(guān)系，進(jìn)而促進(jìn)其延長(zhǎng)壽命(Guoetal., 2014)。腸桿菌科ISB能產(chǎn)生一些特殊的具有引誘活性的化學(xué)物質(zhì)。Wang等(2014)從3種不同途徑采集的橘小實(shí)蠅腸道中分離出具有引誘活性的腸桿菌科細(xì)菌，其中，加入陰溝腸桿菌Enterobactercloacae和弗氏檸檬酸桿菌Citrobacterfreundii的LB液體培養(yǎng)基比不加菌的LB液體培養(yǎng)基能引誘更多的橘小實(shí)蠅成蟲(chóng)，經(jīng)滅菌的這2種菌株的菌懸液也比無(wú)菌對(duì)照引誘力強(qiáng)。實(shí)蠅腸道中ISB能增強(qiáng)宿主健康和交配能力，聚團(tuán)腸桿菌Enterobacteragglomerans、成團(tuán)泛菌Pantoeaagglomerans和肺炎克雷伯氏菌能提高地中海實(shí)蠅性表現(xiàn)力(Lauzon & Potter, 2012)；飼喂接種有產(chǎn)酸克雷伯氏菌的飼料可增加地中海實(shí)蠅的性表現(xiàn)力和饑餓壓力下的壽命(Gavrieletal., 2011)。

3.2 ISB對(duì)昆蟲(chóng)病原物的影響

ISB不僅影響宿主昆蟲(chóng)病原物，如拮抗昆蟲(chóng)病原細(xì)菌、病原真菌和病毒等，減輕昆蟲(chóng)病害；還能影響由宿主昆蟲(chóng)傳播的病原物，如動(dòng)物病毒和植物病毒等。蜜囊中的乳酸菌群強(qiáng)烈抑制幼蟲(chóng)類(lèi)芽孢桿菌，一定程度上遏制美洲幼蟲(chóng)腐臭病的發(fā)展(Forsgrenetal., 2010；Vásquezetal., 2012)。蠟樣芽胞桿菌Bacilluscereus和枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis對(duì)蜜蜂白堊病的致病菌球囊菌Ascosphaeraapis也有抑制作用(Sabateetal., 2009; 李江紅等，2012)。按蚊Anophelessp.吸血24 h后革蘭氏陰性細(xì)菌為主的腸道種群數(shù)量大量增加，這些細(xì)菌不僅會(huì)與瘧原蟲(chóng)發(fā)生養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)，還發(fā)揮物理屏障作用或產(chǎn)生各種酶、毒素等直接抑制瘧原蟲(chóng)的發(fā)育；也可通過(guò)激活與瘧原蟲(chóng)具有交互作用的按蚊免疫反應(yīng)，或改變按蚊的生理代謝從而間接影響瘧原蟲(chóng)的發(fā)育(崔春來(lái)等，2015)。如果用抗生素清除腸道細(xì)菌，處理的按蚊會(huì)更容易受瘧原蟲(chóng)感染(Dongetal., 2009)。從岡比亞按蚊Anophelesgambiae體內(nèi)分離到一株腸桿菌，與感染瘧原蟲(chóng)的血液混合飼喂按蚊后能顯著抑制惡性瘧原蟲(chóng)對(duì)按蚊的感染(Cirimotichetal., 2011)。除去沙漠蝗Schistocercagregaria的腸道細(xì)菌，其感染粘質(zhì)沙雷氏菌Serratiamarcescens的濃度比對(duì)照高5倍，并呈腸道細(xì)菌種類(lèi)越多則該病原菌的濃度越低的趨勢(shì)(Dillonetal., 2005)。值得關(guān)注的是，小蠹亞科昆蟲(chóng)和螞蟻中，某些ISB能抑制環(huán)境中與昆蟲(chóng)共生真菌存在拮抗關(guān)系的一些真菌，間接促進(jìn)共生真菌的發(fā)展(黃旭等，2015)。沃爾巴克氏菌能提高宿主黑腹果蠅對(duì)許多病毒的抵抗能力，并且在其他昆蟲(chóng)中沃爾巴克氏菌可能也具有類(lèi)似功能(Martinezetal., 2014)。

然而，ISB并不總是有助于提高宿主抗病性。黑腹果蠅中沃爾巴克氏菌不能提高果蠅對(duì)病原細(xì)菌的抵抗力(Wongetal., 2011；Rottschaefer & Lazzaro, 2012)；岡比亞按蚊中腸內(nèi)腸桿菌的豐度與瘧原蟲(chóng)感染呈正相關(guān)(Boissiereetal., 2012)；Spiroplasma反而增加宿主對(duì)某些病原細(xì)菌的敏感性(Herren & Lemaitre，2011)；莎草黏蟲(chóng)中沃爾巴克氏菌增強(qiáng)了宿主對(duì)核型多角體病毒的敏感性(Grahametal., 2012)。ISB與病原物的關(guān)系受到昆蟲(chóng)種類(lèi)、基因型、生育期、ISB種類(lèi)及其與宿主進(jìn)化關(guān)系、體內(nèi)其他ISB的狀況和環(huán)境條件等的影響(ukasiketal., 2013; Oliveretal., 2014)。

ISB可以通過(guò)增強(qiáng)昆蟲(chóng)的免疫系統(tǒng)，從而間接影響病毒的傳播。已證實(shí)ISB能提高植物病原微生物通過(guò)植食性昆蟲(chóng)傳遞的效率(De Barroetal., 2011)。B型煙粉虱攜帶的植物病毒能夠增強(qiáng)與其他植食性昆蟲(chóng)的競(jìng)爭(zhēng)力(McKenzieetal., 2002；褚棟等，2004)。而煙粉虱共生細(xì)菌產(chǎn)生的GroEL蛋白對(duì)煙粉虱傳播病毒起著重要的保護(hù)作用(Akadetal., 2004)。B型煙粉虱的OEB產(chǎn)生的GroEL蛋白可能與其廣泛傳播的植物病毒繼而增強(qiáng)其競(jìng)爭(zhēng)力相關(guān)。黑尾葉蟬的共生細(xì)菌Sulcia與水稻矮縮病毒(RDV)直接發(fā)生互作，病毒可直接附著Sulcia的外膜上，病毒外殼蛋白和細(xì)菌外膜蛋白的互作介導(dǎo)了這類(lèi)病毒和細(xì)菌的直接結(jié)合，借用古老的共生細(xì)菌入卵通道，從而較為輕易地突破昆蟲(chóng)經(jīng)卵傳播屏障，并攜帶病毒經(jīng)過(guò)上皮組織進(jìn)入葉蟬卵母細(xì)胞，從而幫助病毒經(jīng)卵垂直傳播給葉蟬后代，該互作發(fā)生于黑尾葉蟬外殼蛋白P2與Sulcia外膜蛋白之間，抗生素處理葉蟬體內(nèi)ISB后，葉蟬若蟲(chóng)期的發(fā)育受阻，F(xiàn)1代和F2代的傳毒效率受到嚴(yán)重影響(Jiaetal., 2017)，這是首次發(fā)現(xiàn)的病毒病原物可直接利用ISB協(xié)助其傳播的現(xiàn)象，是跨界物種病毒和細(xì)菌在昆蟲(chóng)卵巢中的奇妙匯合，揭示了病毒經(jīng)卵傳播的一個(gè)新模型，對(duì)詮釋蟲(chóng)傳病毒的分子機(jī)制以及蟲(chóng)傳病害的控制具有重要的意義。

另外，十分有趣的是Buchnera含有高濃度GroEL蛋白，該蛋白能保護(hù)病毒免遭降解，從而促進(jìn)蚜傳病毒。然而，采用免疫細(xì)胞化學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)游離GroEL會(huì)阻礙GroEL與病毒的互作，使得體內(nèi)GroEL不能與病毒粒子發(fā)生相互作用，不能促進(jìn)病毒的傳播(Bouvaineetal., 2011)?？梢?jiàn)，關(guān)于ISB對(duì)宿主傳毒的效應(yīng)與機(jī)制有待深入系統(tǒng)的研究。

3.3 ISB對(duì)其他生物的影響

ISB對(duì)宿主昆蟲(chóng)的寄主植物及其天敵昆蟲(chóng)等也產(chǎn)生一定影響。蚜蟲(chóng)的OEB對(duì)蚜繭蜂發(fā)育也具有重要影響。Buchnera可為蚜繭蜂生長(zhǎng)發(fā)育提供養(yǎng)分。當(dāng)去除蚜蟲(chóng)的OEB后，蚜蟲(chóng)體內(nèi)的蚜繭蜂發(fā)育延遲，羽化的成蜂體重下降。FEB則影響宿主對(duì)不同植物的利用能力、宿主適合度、競(jìng)爭(zhēng)能力乃至宿主進(jìn)化等。昆蟲(chóng)與細(xì)菌形成的共生體通過(guò)改變植物的防御機(jī)制和天敵作用轉(zhuǎn)變自身趨性(楊義婷等，2014)。ISB可以改變植物適合度間接提高宿主的生殖力(Himleretal., 2011)。可見(jiàn)，自然界中生物之間的互作關(guān)系是十分復(fù)雜多樣的，今后的研究中應(yīng)給予必要的關(guān)注。

4 昆蟲(chóng)共生細(xì)菌的作用機(jī)制

昆蟲(chóng)與細(xì)菌共生所產(chǎn)生的生理生態(tài)效應(yīng)的作用機(jī)制是多種多樣的。ISB合成或分解產(chǎn)生的某些代謝產(chǎn)物可被宿主用來(lái)合成信息素或激素，從而介導(dǎo)昆蟲(chóng)的行為和生殖力。沃爾巴克氏菌誘導(dǎo)潛葉蛾幼蟲(chóng)產(chǎn)生的細(xì)胞分裂素可延緩幼蟲(chóng)所取食葉片衰老，而綠色組織的光合作用彌補(bǔ)了黃色組織的不足，保證了潛葉蛾有足夠的食物維持其生長(zhǎng)發(fā)育和后代繁殖，進(jìn)而提高了生殖力(Kaiseretal., 2010)。白蟻體內(nèi)的共生細(xì)菌產(chǎn)生甲烷氣體以阻止螞蟻及其他天敵的捕食。沙漠蝗腸道定殖的成團(tuán)泛菌Pantoeaagglomerans利用宿主消化廢棄產(chǎn)物中的木質(zhì)素衍生物香草蘭酸合成愈創(chuàng)木酚，而后者是沙漠蝗聚集信息素的前體，聚集信息素通過(guò)糞便揮發(fā)吸引更多的蝗蟲(chóng)種群活動(dòng)(Dillonetal., 2000)。與之相反，蝗蟲(chóng)微孢子蟲(chóng)可改變飛蝗聚集化學(xué)信息，從而阻止飛蝗的群集行為。前者改變蝗蟲(chóng)免疫系統(tǒng)和腸道化學(xué)性質(zhì)，殺死大量參與合成蝗蟲(chóng)聚集信息素的腸道細(xì)菌，以擾亂蝗蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)，誘導(dǎo)和保持群居行為的神經(jīng)遞質(zhì)水平下降，導(dǎo)致群居的蝗蟲(chóng)回到獨(dú)居(Shietal., 2014)。當(dāng)病原物進(jìn)入蟲(chóng)體后，ISB產(chǎn)生抗菌物質(zhì)或與病原物競(jìng)爭(zhēng)，阻礙后者獲得必需養(yǎng)分，從而抑制病原物增殖(Kaltenpoth & Engl，2014)。沙漠蝗腸道共生細(xì)菌能產(chǎn)生酚類(lèi)等抗真菌物質(zhì)，可直接抑制綠僵菌的感染。唐菖蒲伯克霍德菌Burkholderiagladiolibacteria通過(guò)產(chǎn)生抗菌化合物保護(hù)擬步甲Lagriavillosa甲蟲(chóng)的卵，同時(shí)保持其該蟲(chóng)侵害植物的能力(Flórezetal., 2017)。另一方面，ISB誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生免疫反應(yīng)，使防御通路表達(dá)上調(diào)，從而降低宿主對(duì)病原物的敏感性。豌豆蚜的基因組中缺少一些與免疫反應(yīng)相關(guān)的基因，當(dāng)其遭受病原物侵害時(shí)可能主要依靠ISB來(lái)彌補(bǔ)此“缺陷”(Gerardoetal., 2010)。乳酸菌抑制幼蟲(chóng)類(lèi)芽孢桿菌生長(zhǎng)的作用是由于其產(chǎn)生的有機(jī)酸造成的(Audisioetal., 2011)。對(duì)中腸細(xì)菌介導(dǎo)小菜蛾抗性機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，前者直接參與農(nóng)藥的代謝降解并非其引起抗藥性的主要機(jī)制，腸球菌和抗生素對(duì)小菜蛾中腸解毒酶基因的調(diào)控相似，均能誘導(dǎo)小菜蛾腸道谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶和羧酸酯酶的高表達(dá)，提高其對(duì)農(nóng)藥的抗性(夏曉峰，2014)。蒙特氏腸球菌能分泌抗菌肽形成化學(xué)屏障選擇性地抑制?；页嵋苟昴c道內(nèi)的病原物，從而有益于腸道菌群的正常發(fā)展，減少病原物通過(guò)腸道引起的感染(Shaoetal., 2017)。該“以菌殺菌”的抗侵染策略可促進(jìn)昆蟲(chóng)與細(xì)菌共生協(xié)作，可望為殺菌防腐、解決抗生素耐藥性問(wèn)題開(kāi)辟新途徑。

5 研究動(dòng)向與展望

昆蟲(chóng)與細(xì)菌的共生機(jī)制、共生效應(yīng)與作用機(jī)制是國(guó)內(nèi)外研究的前沿和熱點(diǎn)之一。特別是各種生物學(xué)新技術(shù)在生物共生學(xué)領(lǐng)域的大量應(yīng)用，極大推動(dòng)了對(duì)ISB物種多樣性、功能、與宿主互作及協(xié)同進(jìn)化關(guān)系的研究。例如，通過(guò)分離不同發(fā)育階段家蠅腸道共生細(xì)菌，可確定家蠅體內(nèi)共生細(xì)菌類(lèi)群的變化規(guī)律；獲得細(xì)菌菌株；探究其在家蠅變態(tài)發(fā)育和抗逆適應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮的作用；探尋防治家蠅的微生態(tài)學(xué)靶標(biāo)等，為生物防控害蟲(chóng)提供理論依據(jù)。通過(guò)研究ISB及其功能基因在昆蟲(chóng)種群動(dòng)態(tài)中的作用，特別是研究ISB對(duì)宿主生殖、存活、適應(yīng)環(huán)境能力的影響，將有利于揭示ISB與宿主的共生機(jī)制，并最終為開(kāi)發(fā)新的防控技術(shù)提供新思路和新途徑。

然而，多數(shù)昆蟲(chóng)個(gè)體微小，細(xì)菌分離培養(yǎng)困難，研究ISB功能的難度更大。今后，首先應(yīng)加大對(duì)昆蟲(chóng)與細(xì)菌共生體系研究的力度、范圍和深度?？蓮纳贁?shù)物種(一種細(xì)菌和一種昆蟲(chóng))構(gòu)建的共生體系向多個(gè)物種(2種以上細(xì)菌和多種昆蟲(chóng))構(gòu)建的共生體系拓展；可加強(qiáng)探究昆蟲(chóng)的OEB參與宿主昆蟲(chóng)必需營(yíng)養(yǎng)合成基因的生物學(xué)功能、OEB和FEB之間的互作機(jī)制、ISB對(duì)昆蟲(chóng)宿主種群的影響以及植物+昆蟲(chóng)+ISB三者之間的互作體關(guān)的研究。其次，應(yīng)關(guān)注昆蟲(chóng)+原生動(dòng)物+細(xì)菌三重共生體系的研究。例如，斯氏屬Steinernema與異小桿屬Heterorhabditis昆蟲(chóng)病原線蟲(chóng)是國(guó)際上新型的生物殺蟲(chóng)劑，分別與腸桿菌科Enterobacteriaceae的致病桿菌屬Xenorhabdus和發(fā)光桿菌屬Photorhabdus細(xì)菌互惠共生。這類(lèi)線蟲(chóng)之所以對(duì)昆蟲(chóng)寄主具毒殺能力，定殖其體內(nèi)的ISB發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。昆蟲(chóng)病原線蟲(chóng)與共生細(xì)菌的共生關(guān)系表現(xiàn)為共生細(xì)菌為線蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育提供養(yǎng)分，同時(shí)作為關(guān)鍵的殺蟲(chóng)因子，線蟲(chóng)作為載體將共生細(xì)菌攜帶進(jìn)入昆蟲(chóng)體內(nèi)。因此，研究ISB與昆蟲(chóng)病原線蟲(chóng)之間的定殖關(guān)系對(duì)這類(lèi)生物殺蟲(chóng)劑的致病力和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)都具有重要意義，也為ISB的分子機(jī)制研究提供了良好的生物模型。第三，常采用傳統(tǒng)培養(yǎng)與分子生物學(xué)方法相結(jié)合的研究方式，可以提高研究試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。當(dāng)前和今后還可采用宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)和基因芯片等技術(shù)來(lái)分析ISB的生理生態(tài)功能與演化，并不斷開(kāi)發(fā)和完善ISB研究技術(shù)，為探究昆蟲(chóng)與細(xì)菌互作體系、營(yíng)養(yǎng)代謝、免疫防御、抗藥性、生長(zhǎng)發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)等方面提供新技術(shù)。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著研究的深入，可從更大范圍的昆蟲(chóng)中分離獲得更多的ISB新種；挖掘出具有特殊功能或新穎代謝產(chǎn)物的ISB物種，為具有更大科學(xué)價(jià)值和開(kāi)發(fā)意義的研究提供材料和技術(shù)基礎(chǔ)；隨著基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，ISB共生機(jī)制和進(jìn)化機(jī)制的研究也會(huì)獲得新突破；在研發(fā)綠色防控害蟲(chóng)的新技術(shù)中ISB將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。