多种蜘蛛体内细菌多样性研究

【摘要】：节肢动物体内存在大量的微生物,其体内细菌类群对宿主的生殖和发育具有重要的影响。蜘蛛属节肢动物门,蛛形纲,蜘蛛目,其种类繁多,分布广泛,是作物害虫的一类重要的捕食性天敌。目前对蜘蛛体内细菌类群的研究主要集中在内共生菌的检测及其对宿主生殖行为的影响,而对蜘蛛整体内、肠道内菌群多样性的研究较少。本文主要利用高通量测序技术(High-throughput sequencing,HTS)研究野生、成熟的多种蜘蛛整体内、肠道内细菌类群的多样性,分析不同种蜘蛛体内不同细菌类群的分布及其相对丰富度的差异,预测肠道菌群的功能。本研究为进一步研究蜘蛛体内细菌类群与宿主的相互关系、更加有效地利用蜘蛛进行有害昆虫生物防治奠定了重要的理论基础。1.蜘蛛整体内细菌类群分析选取拟水狼蛛Pirata subpiaticus、白斑隐蛛Nurscia albofasciata、条纹嫡花皮蛛Dictis striatipes、迷宫漏斗蛛Agelena labyrinthica、机敏异漏斗蛛Agelena difficilis、二齿幽灵蛛Artema atlnta、食虫沟瘤蛛Ummeliata insecticeps、草间钻头蛛Hylyphantes graminicola,用Illurnina的Hiseq平台对以上8种蜘蛛整体内细菌的16S rRNA的高可变V3-V4区进行测序,检测蜘蛛整体内细菌类群的多样性(以相对丰富度值表示各细菌在不同分类水平上在整个菌群中所占的百分比)。结果表明,蜘蛛整体内的细菌类群的多样性高,共检测到221个属,隶属123个科,18个门。在门分类学水平上,变形菌门Proteobacteria、软壁菌门Tenericutes及拟杆菌门Bacteroidetes的细菌为蜘蛛整体内最主要的优势菌群,其在不同种蜘蛛体内的相对丰富度存在显著差异(P0.05)。放线菌门Actinobacteria及厚壁菌门Firmicutes的细菌在蜘蛛整体内菌群分布中次之。在属分类学水平上,沃尔巴克氏体属Wolbachia为拟水狼蛛体内主要的优势菌群,其次为螺原体属Spiroplasma,在菌群中的相对丰度分别为83.92%和6.38%;Wolbachia、立克次氏小体属Rickettsiella和立克次氏体属Rickettsia为白斑隐蛛体内主要的优势菌群,相对丰度分别为60.56%、25.29%和6.16%;Spiroplasma为条纹嫡花皮蛛体内主要的优势菌群,其次为鞘脂单胞菌属Sphingomonas,相对丰度分别为58.29%和4.67%;Rickettsiel a(87.58%)为迷宫漏斗蛛体内主要的优势菌群;Cardinium(79.96%)为机敏异漏斗蛛体内主要的优势菌群;Rickettsia、Wolbachia及Rickettsiella为二齿幽灵蛛体内主要的优势菌群,相对丰度分别为 58.90%、19.42%和 17.60%;Cardinium、Rickettsia、Spiroplasma及Wolbachia为食虫沟瘤蛛体内最主要的优势菌群,相对丰度分别为36.98%、25.29%、14.21%和6.55%;Wolbachis、Cardinium及Rickettsia为草间钻头蛛体内最主要的优势菌群,相对丰度分别为51.43%、29.29%和5.62%。不同种蜘蛛体内共感染的内共生菌的类型不同,其在不同种蜘蛛体内的相对丰富度存在显著差异(P0.05)。蜘蛛体内同一内共生菌主要有一至两种可操作分类单元(Operational Taxonomic Unit,OTU)类型组成,同一内共生菌的主要OTU类型在不同种蜘蛛体内不同。除内共生菌外,一些曾在其他节肢动物内检测到的肠道菌群也存在于被测试蜘蛛整体内。假单胞菌属Pseudomonas、不动杆菌属Acinetobacter、甲基杆菌属Meihylobacterium、短波单胞菌属Brevundimonas、根瘤菌属Rhizobium、柠檬酸杆菌属Citrobacter、假诺卡氏菌属Pseudonocardia、节杆菌属Arthrobacter、乳杆菌属Lactobacillus及乳球菌属Lactococcus在不同种蜘蛛体内的分布和相对丰富度不同。不同种蜘蛛体内的菌群结构主成分分析图(Principle component analysis,PCA)表明不同种蜘蛛体内的细菌群落组成具有一定的差异。2.蜘蛛肠道细菌群落分析使用Illumina的Hiseq平台检测3种蜘蛛(沟渠豹蛛Pardosa laura、星豹蛛Pardosa astrigera、白斑隐蛛)肠道细菌的多样性。分析结果表明,蜘蛛肠道细菌类群的多样性高,共检测到348个属,隶属221个科,47个门。在门分类学水平上,变形菌门的细菌是蜘蛛肠道内最主要的优势菌群,其相对丰度在不同种蜘蛛肠道内存在显著差异(P0.05)。其次为放线菌门、厚壁菌门、酸杆菌门Acidobacteria及拟杆菌门。在属分类学水平上,伯克氏菌属Burkholderia、罗尔斯通氏菌Ralstonia及苍白杆菌属Ochrobactrum是蜘蛛肠道内最主要的优势菌群,其次为普罗维登斯菌属Providencia、不动杆菌属Acinetobacter及变形杆菌属Proteus。白斑隐蛛肠道内沃尔巴克氏体属和立克次氏小体属的相对丰度显著高于其在沟渠豹蛛和星豹蛛肠道内的相对丰度(P0.05)。不同种蜘蛛肠道菌群结构主成分分析图表明沟渠豹蛛和星豹蛛肠道内细菌类群组成和结构相似,与白斑隐蛛肠道内的细菌类群存在一定的差异。Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States,PICRUSt 功能预测表明蜘蛛肠道内的细菌与代谢密切相关,其中主要与碳代谢,氨基酸代谢,能量代谢,辅酶和维生素代谢,外源性物质降解和代谢,核酸代谢,脂质代谢等相关。