昆蟲腸道菌群及其功能簡述

譚清峰 李菁 楊雨欣 劉岳陽 劉晨

摘?要：昆蟲作為地球上的動(dòng)物種群之一，其分布范圍最廣、生物數(shù)量最多、生物適應(yīng)性最強(qiáng)。昆蟲的腸道作為紐帶連接著宿主與外界環(huán)境，且腸道中存在著大量的腸道菌群。這些聚集于消化道的內(nèi)共生菌與宿主的關(guān)系非常密切，參與了宿主的各種生命活動(dòng)，如幫助宿主昆蟲對(duì)食物進(jìn)行協(xié)助消化和解毒，并為其提供食物中缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)，部分還能協(xié)助種間種內(nèi)通信，甚至促進(jìn)其宿主的生長發(fā)育。本文對(duì)近年來在昆蟲腸道菌群功能領(lǐng)域的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，并對(duì)將來關(guān)于昆蟲腸道菌群方面的研究趨勢進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：昆蟲;共生菌;腸道菌群;功能

Intestinal?flora?of?insects?and?its?functions

Tan?Qingfeng?Li?Jing*?Yang?Yuxin?Liu?Yueyang?Liu?Chen

School?of?Biological?and?Environmental?Engineering?Xian?University?ShaanxiXian?710065

Abstract：Insects?are?the?most?widely?distributed，the?largest?number?of?organisms?and?the?most?adaptable?animal?species?on?the?earth.Insect?intestines，as?the?junction?between?host?and?external?environment，have?a?large?number?of?intestinal?flora.These?endosymbionts?gathered?in?the?digestive?tract?have?a?very?close?relationship?with?the?host，participating?in?various?life?activities?of?the?host，such?as?assisting?the?host?insects?in?food?digestion?and?detoxification，and?providing?them?with?nutrients?lacking?in?food;some?of?them?can?also?assist?interspecific?communication，and?even?promote?the?growth?and?development?of?their?hosts.In?this?paper，the?recent?researches?on?the?function?of?insect?intestinal?flora?are?reviewed，and?the?future?research?trends?in?the?field?of?insect?intestinal?flora?are?projected.

Keywords：insects;symbiotic?bacteria;intestinal?flora;function

昆蟲作為地球上的動(dòng)物種群之一，其分布范圍最廣、生物數(shù)量最多、生物適應(yīng)性最強(qiáng)。其多樣性和進(jìn)化史上的成功，大部分依賴于各類有益微生物的貢獻(xiàn)。昆蟲的腸道作為紐帶連接著宿主與外界環(huán)境，且腸道中存在著大量的腸道菌群[1]。這些聚集于消化道的內(nèi)共生菌與宿主的關(guān)系非常密切，參與了宿主的各種生命活動(dòng)，如幫助宿主昆蟲對(duì)食物進(jìn)行協(xié)助消化和解毒，并為其提供食物中缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)，還能防止捕食者、寄生蟲和病原體的入侵，部分還能協(xié)助中間種內(nèi)通信，在環(huán)境脅迫下提升宿主的生存適應(yīng)能力（如耐熱性、抗寒性、抗藥性）等[2]。

一、昆蟲內(nèi)共生菌概述

昆蟲內(nèi)共生菌是昆蟲體內(nèi)及體表與昆蟲共生的細(xì)菌、真菌、病毒及古細(xì)菌的統(tǒng)稱[3]。內(nèi)共生菌的起源，是由獨(dú)立的有機(jī)體侵入宿主后演變而來，雖然它具有與宿主完全不同的核酸和蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，但它不受宿主免疫系統(tǒng)的保護(hù)，逐漸演化成類細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)，共生菌與其宿主經(jīng)過長期的協(xié)同進(jìn)化過程，最終形成了穩(wěn)定且可遺傳的共生系統(tǒng)[4]。昆蟲中的共生菌種類非常豐富，包括酵母菌、細(xì)菌和真菌。內(nèi)共生菌群的復(fù)雜性及多樣性是影響昆蟲宿主對(duì)寄主植物和環(huán)境條件適應(yīng)性的重要因素。研究昆蟲與其內(nèi)共生菌的關(guān)系，不僅能揭示內(nèi)共生菌對(duì)宿主的功能，而且對(duì)了解細(xì)胞器的起源和進(jìn)化及生物關(guān)系的演替都具有重要意義[5]。按照共生菌在宿主昆蟲的體內(nèi)分布情況和與宿主的進(jìn)化關(guān)系來分類，大致可以分為兩類，一類是原生共生菌，分布于特化的寄主昆蟲細(xì)胞，含菌細(xì)胞內(nèi)與寄主協(xié)同進(jìn)化，主要依靠垂直傳播方式在昆蟲種群內(nèi)擴(kuò)散，在營養(yǎng)代謝方面與宿主形成“各取所需”的互補(bǔ)共生關(guān)系;另一類是次生共生細(xì)菌，不局限于含菌細(xì)胞，與寄主協(xié)同進(jìn)化的歷史較短，分散在寄主的多種細(xì)胞內(nèi)，不僅可以垂直傳播，也可以水平傳播[6]。雖然次生共生菌感染宿主的過程隨機(jī)且緩慢，但該類菌通常在提高宿主在環(huán)境變化中適應(yīng)性方面發(fā)揮著重要作用[7]。