蚜虫与其胞内共生细菌的相互作用
昆虫共生菌与宿主免疫系统相互作用
昆虫共生菌与宿主免疫系统相互作用昆虫是地球上最为成功的生物之一，其数量之庞大、分布之广泛、生命力之顽强都令人望而生畏。
而昆虫的生存和繁殖过程中，与它们共存的微生物群也不容忽视。
共生菌对宿主有利的作用广泛存在于昆虫和其他生物的自然环境中，它们不仅能够提供必需的营养物质，还可以对宿主免疫系统起到调节作用，影响着宿主的生命历程与繁殖策略。
共生菌在昆虫免疫系统中的作用昆虫免疫系统在与细菌、真菌、病毒等微生物的作用过程中起着重要作用。
共生菌与宿主免疫系统相互作用关系非常复杂，同一种共生菌可能会在不同的宿主上产生不同的作用。
共生菌的种类和数量对宿主的免疫系统影响较大，不同共生菌可能对宿主免疫系统产生不同的调节作用。
不同种类的共生菌对昆虫的免疫系统的影响存在着多种机制。
其中一种机制是共生菌通过SodA、KatE等抗氧化酶的表达来对抗氧化应激，并减轻宿主细胞受到的损伤；还有一种机制是共生菌通过表达Cat等抗毒素酶降解外源毒素，清除宿主细胞内的毒素；此外，共生菌还可通过产生挥发化合物和其他化合物影响宿主的行为与生态适应。
昆虫共生菌与宿主的免疫系统之间是一种复杂的互动关系。
许多共生菌可以利用自身的代谢产物来模拟宿主所产生的信号，从而影响宿主的免疫应答；而宿主免疫系统则可以通过对共生菌的识别和消除来减轻共生菌的影响。
该互动关系的最终结果在很大程度上取决于共生菌和宿主免疫系统之间的合作或竞争关系。
共生菌在昆虫繁殖中的作用与宿主的免疫系统相互作用之外，共生菌还通过影响宿主的生殖策略起到了重要的作用。
在广泛分布的天敌对昆虫的掠食中，昆虫蛹和成虫是最脆弱的阶段。
为了保护自己的后代，昆虫通常会为越过卵期、幼虫期以及蛹期而进行一种微生物学的突围。
通过共生菌的协助，昆虫可以从食物中获得必需营养物质，从而增强自身的生存能力。
共生菌也对昆虫的繁殖策略产生了影响。
一些昆虫需要栖息在一定特定栖息地，昆虫的繁殖策略、交配行为等都会因为共生菌的变化而发生变化。
昆虫与微生物的相互作用
昆虫与微生物的相互作用昆虫和微生物之间的相互作用在生态系统中具有重要的地位。
它们之间的互动不仅影响着自然界的平衡，也对人类的农业生产和环境健康产生着深远的影响。
本文将从昆虫与微生物的共生关系、害虫与微生物的对抗、以及微生物在农业和环境中的应用等方面来探讨昆虫与微生物之间的相互作用。
一、昆虫与微生物的共生关系在自然界中，有许多昆虫与微生物形成了共生关系。
一个典型的例子是蚂蚁与某些细菌和真菌之间的共生。
蚂蚁在巢穴内培养菌园，这些菌园由特定的真菌组成。
蚂蚁会用自己的分泌物来抑制其他微生物的生长，以确保菌园的纯度和良好生长。
而这些真菌则为蚂蚁提供营养，同时还能分解植物残渣。
另外，蚜虫与共生细菌之间也存在一种特殊的关系。
共生细菌存在于蚜虫的体内，通过分解植物中的糖分为蚜虫提供能量。
而蚜虫则为共生细菌提供适宜的生存环境。
这种共生关系不仅对蚜虫的生长发育至关重要，也对其宿主植物的健康有着积极的影响。
二、害虫与微生物的对抗微生物在对抗害虫方面发挥着重要作用。
一些微生物可以通过直接感染害虫或释放毒素来控制害虫的数量。
例如，一种叫做芽胞杆菌的微生物可以引起昆虫的感染，从而导致害虫死亡。
这种微生物可以在自然环境中广泛存在，并且具有高度的病原性，对农业有着重要的意义。
此外，昆虫也利用微生物来对抗害虫。
一些昆虫具有嗜菌性，它们会主动或间接地摄入植物上病原菌，将其排出体外，从而保护作物不受病原菌的侵害。
这种行为被称为嗜菌性控制，是一种自然的防治害虫的方式。
三、微生物在农业和环境中的应用微生物在农业和环境领域有着广泛的应用价值。
在农业方面，微生物可以作为生物农药应用于农作物的保护。
一些微生物可以有效地控制害虫的数量，减少农药的使用，从而降低农业对环境的负面影响。
此外，微生物还可以用于改良土壤和提高农作物的产量。
特定的微生物可以与根系形成共生关系，提供植物所需的养分，并增强植物的抗病能力。
这种方式被称为植物促生菌的利用，可以有效地改善土壤质量，提高农作物的产量和质量。
蚜虫共生菌感染格局、动态及在宿主种群分化中的作用
蚜虫共生菌感染格局、动态及在宿主种群分化中的作用刘向东;张元臣【期刊名称】《南京农业大学学报》【年(卷),期】2018(41)2【摘要】蚜虫体内感染共生菌的现象较为普遍。
共生菌在蚜虫种群的存活、繁衍和应对外界压力等方面发挥着重要作用。
蚜虫种群感染共生菌的种类和组成模式多样,这有利于蚜虫种群应对多变的环境。
共生菌生活于宿主昆虫体内。
宿主感染共生菌的种类和数量动态受宿主的遗传背景和生态适应力、外界环境条件等多种因素的影响。
共生菌具有为宿主提供营养、消化植物组织和降解植物毒素等功能,从而影响宿主昆虫的寄主利用范围。
原生和次级共生菌可引起宿主蚜虫寄主范围的改变,赋予蚜虫利用新寄主的能力,从而促进种群的分化。
蚜虫体内通常有多种共生菌共存,共生菌种间关系会影响共生菌种群动态和生物功能的表现。
因此,在共生菌群落层次上探明蚜虫-共生菌-寄主植物三者间的关系将是今后研究的重点。
【总页数】9页(P209-217)【关键词】共生菌;多样性;种群密度;环境压力;寄主利用;相互关系【作者】刘向东;张元臣【作者单位】南京农业大学昆虫学系【正文语种】中文【中图分类】Q968.1【相关文献】1.黄瓜花叶病介体蚜虫种群空间格局动态分析 [J], 李伟东;林孔勋;范怀忠2.内共生菌 Wolbachia 在不同种群灰飞虱中的感染及对宿主生殖的影响 [J], 谢霖;史燕洪;刘宝生;方继朝3.共生菌Cardinium在宿主体内的分布、检测及其生殖调控作用 [J], 任素丽;孙秀新;薛夏;任顺祥;邱宝利4.小麦和大豆蚜虫中内共生菌Wolbachia的感染检测和系统发育分析 [J], 李彤;武予清;肖金花;段云;蒋月丽;苗进;巩中军5.果蝇肠道共生菌对宿主作用的研究进展 [J], 杜艳娇;田瑶;袁志霄;杨明耀因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蚜虫次级内共生菌的多样性和功能
蚜虫次级内共生菌的多样性和功能曾凌达;刘倩;黄晓磊【摘要】内共生菌与其寄主之间的关系一直都是生物学研究的热点.蚜虫类昆虫的内共生菌分为初级内共生菌(Buchnera)和一些次级内共生菌.Buchnera与蚜虫寄主之间有密切的营养共生关系,对蚜虫寄主的生长发育至关重要.虽然次级内共生菌在蚜虫体内含量相对较少,但是随着研究的不断深人,次级内共生菌无论对蚜虫寄主的生态行为(抵御寄生蜂、耐高温特性、体色形成等)还是物种形成和进化的影响都不容忽视.此外,次级内共生菌基因组序列的测定,也促进了功能基因学的发展.在系统梳理已发表文献的基础上,本文主要综述了蚜虫次级内共生菌的基本特征、多样性、及其对蚜虫寄主的生态影响,进而对未来值得关注的问题进行了展望.【期刊名称】《武夷科学》【年(卷),期】2019(035)001【总页数】8页(P4-11)【关键词】内共生;蚜虫;初级共生菌;次级共生菌;生态功能【作者】曾凌达;刘倩;黄晓磊【作者单位】闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室,福建农林大学植物保护学院,福建福州350002;闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室,福建农林大学植物保护学院,福建福州350002;闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室,福建农林大学植物保护学院,福建福州350002【正文语种】中文【中图分类】Q969.36+7.2具有刺吸式口器的植食性昆虫通常取食植物韧皮部汁液，但由于植物韧皮部汁液富含糖分却缺乏必需氨基酸，因此植食性昆虫体内含有为其提供必需氨基酸等营养物质的共生菌。
例如，蚜虫类昆虫本身不能合成多种必需氨基酸，如组氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、缬氨酸、精氨酸等，因此它们体内存在一类专性胞内共生细菌，该菌是呈卵形或球形的革兰氏阴性菌，隶属于γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、布赫纳氏属(Buchnera)(Munson et al，1991)，其能够为蚜虫寄主提供必需氨基酸等营养物质，对于蚜虫营养代谢和正常发育有重要贡献(Munson et al，1991；Douglas，1998；Sandström et al，1999；黄晓磊等，2011)。
蚕豆蚜日龄,翅型和寄生对其共生菌胞变化的影响
!(（#）##+#%中国生物防治学报P2/9=R=V6;N9.061K/606J/5.0P69ON60!"##年!月蚕豆蚜日龄、翅型和寄生对其共生菌胞变化的影响李献辉#，!，孟玲#，李保平#!（#4南京农业大学植物保护学院昆虫学系?农业部作物病虫害监测与防控重点开放实验室，南京!#""*%；!4金华出入境检疫检验局，金华’!#""#）摘要：初生内共生菌与宿主蚜虫的营养代谢密切相关。
本文观察了蚕豆蚜!"#$%&’(’)不同翅型的共生菌胞随宿主蚜虫生长发育的变化规律，以及饥饿和混合柄瘤蚜茧蜂*+%$"#,)(-%./0&-%-%寄生对共生菌胞的影响。
菌胞数量和体积随发育进程和翅型的变化而呈现有规律的变化：随若蚜发育而逐渐增大，然后随胎生蚜产生而逐渐减少；无翅蚜的菌胞数量和体积均显著大于有翅蚜。
随饥饿时间的延长，菌胞数量和体积迅速直线下降，而重新取食后又可迅速恢复。
蚕豆蚜被混合柄瘤蚜茧蜂寄生后的第’>，菌胞数量显著多于未寄生蚜虫，此后则明显少于未寄生蚜虫，从第@>的##*个·头+#降至第&>的@&个·头+#。
研究结果说明，蚜虫共生菌胞的变化与宿主蚜虫翅型、发育、外源营养以及蚜茧蜂寄生等密切关联。
关键词：共生；蚜虫；蚜茧蜂；菌胞数量；菌胞体积中图分类号：A@’’4’；B*’*4#!#文献标识码：C文章编号：#""%$*!&#（!"##）"#$""##$"%!"#$"%$&’&()*+,%&+*%,-.$%/01,，)/"’34"#"-$%$-5$’%/,6,"’02/$3，!"#$%&’(’)7+&2&8$DE F/.9$2;/#，!，G,HI D/9J#，DE K.6$8/9J#!（#4L=M D.76N.O6NM61G69/O6N/9J.9>G.9.J=-=9O61PN68Q/R=.R=R.9>S=RO E9R=5OR，G/9/RONM61CJN/5;0O;N=，Q=8.NO-=9O61 ,9O6-606JM，P600=J=61S0.9O SN6O=5O/69，H.9:/9J CJN/5;0O;N.0T9/U=NR/OM，H.9:/9J!#""*%；!4V/92;.,9ONM$,W/OE9R8=5O/69.9>B;.N.9O/9=K;N=.;，V/92;.’!#""#，P2/9.）09-%#"+%：SN/-.NM=9>6RM-7/6O/57.5O=N/..N=670/J.O=16N9;ON/O/69.0-=O.760/R-/926RO.82/>R<P2.9J=R61-M5=O65MO=R .069J X/O2.82/>>=U=068-=9O/9>/11=N=9O-6N82R.9>.R.11=5O=>7M RO.NU.O/69.9>8.N.R/O/R-X=N=67R=NU=>/9O2/R 8.8=N<Y2=9;-7=N.9>U60;-=61-M5=O65MO=R U.N/=>X/O2.J=.9>-6N82，/95N=.R/9J X/O2=.N0M0.NU.0JN6XO2.9>O2=9 JN.>;.00M>=50/9=>X/O2=-7NM68N6>;5O/69<Y2=9;-7=N.9>U60;-=61-M5=O65MO=R X=N=96O>/11=N=9O X/O2/9’>.MR.1O=N 7/NO2，7;O O2=9JN=.O=N/9.8O=N6;R O2.9/9.0.O=-6N82R<Y2=9;-7=N61-M5=O65MO=R>=5N=.R=>0/9=.N0M X/O2RO.NU.O/69 >;N.O/697;O5.97=N=56U=N=>.1O=N1==>/9J X.R N=R;-=><H;-7=N61-M5=O65MO=R X.R JN=.O=N/9.82/>R8.N.R/O/Z=>7M *+%$"#,)(-%./0&-%-%69O2=’O2>.1O=N8.N.R/O/Z.O/69O2.9/9;98.N.R/O/Z=>.82/>R，7;O O2=9-;520=RR/9O2=16N-=N O2.9 /9O2=0.OO=N，>N688/9J1N6-##*69O2=@O2>O6@&69O2=&O2>8=N.82/><Y2=5;NN=9O N=R;0OR R;JJ=RO=>O2.O-M5=O65MO=R U.N/=>N=0.O/U=0M X/O2.82/>-6N82，.J=，9;ON/O/69.9>8.N.R/O/R-<:,*.-：RM-7/6R/R；.82/>R；C82/>//>.=；9;-7=N61-M5=O65MO=R；U60;-=61-M5=O65MO=R近年来对共生菌在昆虫生物学中作用的研究兴趣日益高涨［#］。
昆虫体内共生菌在其适应寄主植物过程中的作用
昆虫体内共生菌在其适应寄主植物过程中的作用1徐红星郑许松吕仲贤*（浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所杭州310021）摘要：植食性昆虫的进化过程中，昆虫种群为适应寄主及环境变化的需要，常常分化为不同的寄主专化型（生物型）。
在昆虫适应寄主植物的过程中，其体内共生菌不仅能合成宿主所需要的氨基酸、胆固醇和其它营养物质以弥补其食物中缺乏的某些重要营养成分，还可以对宿主所吸取的植物次生物质进行解毒作用，从而提高其对寄主植物的利用能力，甚至扩大寄主植物范围。
关键词：昆虫共生菌；寄主植物；适应性植食性昆虫通常能利用有限范围的寄主植物。
多数植食性昆虫对寄主的选择具有一定的范围，它们不但对植物的种类进行选择，而且有时选择寄主植物的某一特定部位。
因此，在植食性昆虫的进化过程中，昆虫种群为适应寄主及环境变化的需要，常常分化为不同的寄主专化型（生物型）[1,2]。
对寄主植物的专化性选择是昆虫在与寄主植物长期协同进化过程中的生态特性，它不仅决定昆虫的食物和生境，而且还会影响昆虫与同一寄主植物上其它生物之间的内在关系。
在长期协同进化过程中，昆虫与其体内共生菌（endosymbiont）形成了密切的共生关系[3]。
昆虫为共生菌提供了稳定的小生境和营养，而昆虫依靠共生菌合成食物中缺乏的某些重要营养成分，以弥补其不足，杂食性昆虫的共生菌主要是调节营养平衡[4-6]；此外，共生菌不仅在昆虫对植物的适合度、寄主昆虫的竞争能力和对寄主植物的利用能力等方面具有重要作用[7-10]。
本文主要综述了共生菌在昆虫对寄主植物适应性的影响。
1 昆虫对寄主植物的适应性在大约4 000 种蚜虫中，大部分蚜虫只能利用有限的几种寄主，表现为单食性或寡食性，即使多食性蚜虫对其全部寄主植物也存在不同的选择性，形成了特定寄主植物的寄主专化型[11]。
但是在人工选择条件下，昆虫寄主专化型的形成要比自然条件下容易得多。
在选择实验中，昆虫对产卵场所或寄主植物的利用很快就会表现出明显的选择性[12]。
物种间的竞争、共存和协同进化
物种间的竞争、共存和协同进化由于与植被的演替、分布、农作物栽培、杂草危害等的密切关系，物种之间的竟争和共存一直是生态学家感兴趣的问题。
究竞是什么原因使得某些群落中众多竞争者共存这个问题至今仍没有得到很好的解决。
因此许多科学家提出了关于相互竞争植物种共存机制的种种解释。
物种之间的竟争是怎么回事呢？竞争可分为种间竞争和种内竞争。
种间竞争是不同种群之间为争夺生活空间、资源、食物等出现的竞争。
达尔文（1859 ）指出，生活要求类似的近缘种之间经常发生激烈的竞争。
他例举了一方消灭另一方的若干事实。
其中植物的他感作用就是一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接影响的一种竞争方式。
种内竞争同种个体间利用同一资源而发生的相互妨碍作用。
当个体对资源的需要非常相似时，竞争会特别激烈。
种内竞争是生态学的一种主要影响力，是扩散和领域现象的原因，并且是通过密度制约过程进行调节的主要原因。
竞争的结果使物种的强弱序列发生变化。
种群竞争是决定生态系统结构和功能的关键生态过程之一也是生态学研究的焦点，通过种群的空间格局来研究种群的竞争与共存是探索种群竞争与共存机理的新途径。
群落物种共存机制主要可以被归结为：(1)资源分享；(2)与时间相关的微栖息地选择；(3)与空间相关的微栖息地选择。
生物种间的关系有以下几种主要形式：一、原始合作(Protocooperatio n )指两种生物共居在一起，对双方都有一定程度的利益，但彼此分开后，各自又都能够独立生活。
这是一种比较松懈的种间合作关系。
，如寄居蟹( Pagurus )和海葵(Stomphia )。
共居时，腔肠动物借助蟹类提供栖所、携带残余食物；而蟹类则依靠腔肠动物获得安全庇护，双方互利，但又并非绝对需要相互依赖，分离后各自仍能独自生活，这便是典型的原始合作关系。
有些学者也把它称为互生关系。
二、共栖( Commensalism )指两种共居，一方受益，另一方也无害或无大害。
蚜虫初级内共生菌Buhcnera研究进展
蚜虫初级内共生菌Buchnera aphidicola研究进展*刘琳1,2黄晓磊1乔格侠1**（1 中国科学院动物进化与系统学重点实验室，北京100101；2 中国科学院大学，北京，100049）摘要动物和细菌的内共生关系一直是生物学关注的热点，相关研究不但对于了解动物宿主的生长、繁殖等有重要意义，也有助于探讨生命起源和进化等生命现象。
蚜虫类昆虫体内存在一类专性的胞内共生菌Buchnera，它对于蚜虫营养代谢和正常发育至关重要，被称为蚜虫的初级内共生菌。
由于两者间具有专性共生关系，使其成为内共生关系研究的理想模型。
本文将从Buchnera的基本特征、Buchnera与蚜虫进化关系、Buchnera在共生关系中的作用及Buchnera基因组学等方面对Buchnera研究现状进行综述，并对未来的研究热点进行展望。
关键词内共生，初级内共生菌，Buchnera，蚜虫，基因组学Research trends on the primary endosymbiont of aphids, Buchnera aphidicola*LIU Lin 1, 2, HUANG Xiao-Lei1, QIAO Ge-Xia 1**(1 Key Laboratory of Zoological Systematics and Evolution, Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, No. 1 Beichen West Road, Chaoyang District, Beijing 100101, P.R. China;2 University of Chinese Academy of Sciences, No. 19, Y uquan Road, Shijingshan District, Beijing 100049, P.R.China; *Corresponding author: QIAO Ge-Xia, email: qiaogx@)Abstract Endosymbiosis of animals with bacteria is always a hot topic in biology. Studies on endosymbiosis are important not only for understanding the growth and reproduction of animal hosts, but also for investigation of the origin and evolution of life. Aphids harbour obligatory endosymbiotic bacteria, Buchnera aphidicola, which are nutritional and developmental indispensable to aphids. Due to their obligate endosymbiotic relationship,aphids-Buchnera is a good model for investigation many significant theoretical issues in symbiosis. This paper reviews the research trends of the basic characteristic of Buchnera, evolutionary relationships between aphids--------------------------------------------------------------*资助项目：本项目得到国家杰出青年基金（No. 31025024），国家自然科学基金面上项目（No. 31272348），公益性行业（农业）科研专项（201103022）和国家基金委动物学特殊学科点（No. J1210002）的资助。
蚜虫共生细菌多重PCR检测体系的建立
蚜虫共生细菌多重PCR检测体系的建立蚜虫是一类广泛存在于植物上的昆虫，其口器细长，主要靠吸食植物汁液为生。
然而，蚜虫不仅仅是害虫，它们同时也是重要的研究对象，因为它们能够与一种称为共生细菌的微生物形成一种特殊的共生关系。
共生细菌可以在蚜虫体内合成必需的氨基酸，提供营养，这使得蚜虫在植物体内繁殖，从而对植物造成危害。
因此，研究蚜虫与共生细菌的关系对于了解害虫和植物之间的相互作用以及控制害虫的方法具有重要意义。
目前，常用的蚜虫共生细菌检测方法包括营养不足法、光学显微镜检测法、PCR检测法等。
然而，这些方法都存在不同程度的缺点，例如前者成本高，后者实验操作繁琐等。
因此，本文旨在建立一种高效、理想的PCR检测方法，用于检测蚜虫共生细菌。
材料与方法1. 实验材料本实验所使用的材料包括：蚜虫样本、共生细菌指纹图谱、PCR试剂盒、DNA模板、引物等。
2. DNA提取从蚜虫样本中提取DNA。
首先将蚜虫样本放入1.5ml离心管中，加入500μl TDNz buffer液，混匀。
接着，加入5μl PK酶液，立即混匀。
在65℃下孵育30min，然后冰浴至室温。
加入500μl解离液，混匀，并离心10min，8000rpm，4℃。
将上清液移至新的1.5ml离心管中，加入200μl乙醇沉淀。
沉淀后，加入100μl TE溶液进行重溶。
3. PCR反应建立多重PCR反应体系。
根据前期的试验结果，优化PCR反应条件。
反应体系为：2.5μl 10×PCR buffer、2μl 20μmol/L引物、0.5μl Taq酶、0.5μl dNTPs、1μl DNA 模板、18.5μl ddH2O。
PCR反应程序为：开始时，95℃保温3min；然后，95℃保温30s，55℃保温30s，72℃保温30s，循环30次；最后，72℃保温5min。
4. 分析PCR产物将PCR产物进行电泳分析。
将PCR反应液加入凝胶槽中，通电运行。
然后，用紫外线照射胶片，观察PCR产物的带型和条数。
蚜虫与体内布赫纳氏菌及其次生共生 菌的相互关系
（:） +,,4 :@
属— — —布赫纳氏属 !"#$%&’(， 称为布赫纳氏菌， 以此纪念 !"#$ %#&’()* 对昆虫 ) 微生物共生现 象研究的贡献 。+,,, 年， -$./&%01" 获得了豌 豆蚜 +&,*-’./01’.( 10/#2 （ 2(’’.3） 体内布赫纳氏 ［4］ 菌的全基因序列 。 ! 共生菌种类及其分布
［L］ ［!］
现代分子生物学研究方法和技术手段的不 断发展和应用， 使得近十几年来关于蚜虫体内 共生 细 菌 的 研 究 有 了 很 大 进 展。 "$$" 年， E/,=1, 等根据这种内共生菌的 "QJ ?P48 基因 序列分析， 认为此细菌与大肠杆菌 8 S ,"#- 亲缘 关 系 相 近，将 其 分 类 地 位 定 为 朊 细 菌 门 （! ， 肠 2?1><1@+;><?*+， -2?1><1@+;><?*+ ） !朊细菌组 杆菌科 T,><?1@+;><?*+;<+<， 并把它们归入一个新
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昆虫知识
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4昆虫内共生菌在昆虫防御中的作用
综述和进展昆虫内共生菌在昆虫防御中的作用3徐红星1,233 郑许松1 刘淑平1 叶恭银2 吕仲贤1333(1.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所 杭州 310021;2.浙江大学应用昆虫研究所 杭州 310029)The role of endosymbionts in insect host resistance against adverse factors .X U H ong 2X ing 1,233,ZHE NG Xu 2S ong 1,LI U Shu 2Ping 1,YE G ong 2Y in 2,LU Z ong 2X ian 1333(1.Institute o f Plant Protection and Microbiology ,Zhejiang Academy o f Agricultural Sciences ,Hangzhou 310021,China ;2.Institute o f Applied Entomology ,ZhejiangUniver sity ,Hangzhou 310029,China )Abstract Endosymbionts in insect play an im role in nutritional function ,detoxification ,manipulating reproduction of their hosts ,and providing their hosts with fitness benefits ,which in fluence the growth ,development and fecundity of the hosts.The role of endosymbionts in the resistance of their hosts to the adversities ,such as natural enemies ,was reported recently.Endosymbionts may produce antimicrobial substances that protect their hosts from pathogenic microorganisms.Resistance of insect hosts against the parasitoid wasp was closely related with endosymbionts.T oxic com pounds protecting their hosts from predators may als o be synthesized by symbionts.They may als o directly protect their hosts by outcom peting horizontal transmission parasites (HTPs )for host res ources ,in addition to producing antimicrobial substances or toxin com pounds in hosts.Further research on endosymbionts will make its function clear and utilized.K ey w ords endosymbiont ,host defence ,immune ,protection摘 要 共生菌在昆虫体内的生长、繁殖过程中起着十分重要的作用,如营养功能、解毒作用、调控生殖及与寄主适应性等等。
蚜虫及其共生菌与植物互作研究
蚜虫及其共生菌与植物互作研究：从赤道热带到极地冷原蚜虫是一种重要的农林害虫，它会吸取植物的汁液，繁殖迅速，对植物造成严重的危害。
为了解决蚜虫带来的问题，科学家们研究了蚜虫及其共生菌与植物的互作关系，探究其生态、遗传、化学和分子机制。
这些研究成果不仅有助于防治蚜虫害，更为人类探索生命奥秘提供了珍贵的资源。
蚜虫是一种广泛分布于全球的昆虫，生活在各种植物上，特别是豆科与葫芦科等草本植物上，可以对宿主植物造成直接和间接的危害。
蚜虫体内存在许多共生菌，其中最为关键的是布氏链霉菌（Buchnera aphidicola）和细菌共生（secondary symbionts），这些菌群同蚜虫共同构成了一个微生物共同体系（microbe community）。
布氏链霉菌是蚜虫体内最主要的共生菌之一，它对蚜虫的生长发育、生殖、营养和抗病能力均有重要的影响。
这种菌群与蚜虫之间形成了紧密的协同共生关系，布氏链霉菌提供蚜虫必需的氨基酸、核苷酸等营养物质，同时蚜虫为其提供生存所必需的营养环境。
此外，许多研究表明，蚜虫内还存在着一些细菌共生，它们与主共生菌有着不同的互作关系，可以影响蚜虫的形态和生理特性。
这种复杂的现象一度被认为只存在于热带地区，但最近的研究表明，气候环境变化导致蚜虫和共生菌的种类、数量、组成等方面发生了明显变化。
植物是生存于地球上最为重要的生命形式，它们是土地的绿化器和稳定剂，为保持地球上的生物多样性提供了支撑。
然而，许多植株的生长发育和产量受到了蚜虫的危害，这直接影响了农业生产和生态平衡。
因此，研究蚜虫及其菌群与植物之间的互作关系，对于有效控制害虫危害、提高农业生产、降低农业生产成本和减少化学农药的使用，具有非常重要的意义。
许多科学家对这一领域进行了深入的研究，得出了许多重要的结论。
例如，在植物防御机制方面，研究表明蚜虫的口器唾液能够激活植物内部的生物合成途径，从而增加某些防御物质如生物碱、黄酮等的含量。
昆虫体内共生菌初探
昆虫体内共生菌初探概要：昆虫共生菌已经成为当前昆虫学领域研究的热点之一。
随着分子生物学、基因组学、转录组学和蛋白质组学的快速发展，越来越多有关共生菌文献的发表，科研工作者可以利用各种手段不断探索共生菌的种类、功能和作用，进而扩展到与寄主昆虫的相互作用模型和分子機制，及共生菌之间的相互作用等。
昆虫在食用（饲用、食用、药用）、环境治理、工业资源、观赏、土壤改良等方面发挥着极其重要的作用。
研究表明，昆虫在实现以上功能时都有体内的微生物的参与。
昆虫体内含有各种共生微生物，这些微生物在一般存在于昆虫肠道中、特殊的器官中或者细胞内。
这些微生物几乎参与了宿主所有的生命活动，一旦昆虫体内感染共生菌，会产生新的生物学性状，这些新的性状在昆虫的适应、进化和多样性方面发挥了巨大作用。
一般来说，共生菌与昆虫生长发育繁殖息息相关，经过长时间的进化，与昆虫形成了互利共生的关系。
共生菌可为宿主提供必要的营养，使其对环境耐受影响其交配、繁殖、代谢、免疫等功能，还可以介导解毒昆虫取食，增强宿主自身防御病原微生物、寄生物的能力，保护宿主逃避天敌，避免被寄生或捕食，甚至可以赋予宿主对杀虫剂产生抗性。
共生菌与宿主的互利共生为昆虫的生存带来便利，同时昆虫共生菌在开发害虫新型生物防治、废弃物生物降解和虫媒传染病的阻断控制手段中具有重要的应用前景，还可以利用昆虫与共生菌的关系来进行病虫害防控。
近年來，昆虫与共生菌的关系受到越来越多的关注，随着高通量测序工具和分析软件的发展，使得越来越多的共生菌功能被明确，这些都在为共生菌——宿主——植物的互作研究奠定基础。
本文简要概述了昆虫共生菌的研究进展，重点围绕昆虫共生菌的多样性、生物学功能、与宿主互作机制，以及共生菌——昆虫——植物互作研究进行综述，并对未来研究提出展望。
1昆虫共生菌1.1 昆虫共生菌的起源、分布和种类内共生菌是由一个自由的有机体演变而来，其结构及功能与线粒体、叶绿体相似，与昆虫的共生关系可追溯到2～2.5亿年前，在宿主昆虫体内逐渐进化成一个类细胞器的结构，含有与宿主完全不同的核酸、蛋白质合成系统，且不受宿主免疫系统的抵御，正是因为这种长期的协同进化过程，才最终形成了稳定的、可遗传的共生系统。
昆虫与其共生菌的关系 - 副本
三、特例介绍
01
Wolbachia（沃尔巴克氏）
02
Arsenophonus（杀雄菌属）
1、Wolbachia（沃尔巴克氏）
Wolbachia 是广泛分布于节肢动物体生殖组织内呈母质遗传的一类共生细菌， 属于原细菌（Proteobacteria）的ɑ亚门。 宿主范围十分广泛，它除了在昆虫、螨、等足动物等节肢动物门广泛分布
解毒作用 能够对宿主所吸取的植物次生物 质进行解毒作用。
lugens 体内共生酵母菌含有高活性的
尿酸酶 ,能够利用寄主的代谢废弃物 (尿酸) 合成褐飞虱生长发育所必需的
氨基酸。
二、共生菌于寄主昆虫作用
调控生殖 通过诱导孤雌生殖、雄性致死以 及充当雌性化因子等方式影响宿主 昆虫的生殖方式。如共生菌沃尔巴 克氏( Wolbachia) ，杀雄菌属等。 寄主适应性 可能在寄主昆虫适应植物的能力 和竞争力等方面具有重要作用，进 而间接影响寄主昆虫进化和生物型 的形成。
菌属共生菌，并利用杀雄菌属16SrDNA 和 23S rDNA 的特异引物，对 16SrDNA 和23S rDNA 基因进行检测和序列分析， 并采用荧光定量 PCR 对不同地理种群 白蜡虫体内杀雄菌属共生菌进行绝对定 量分析得出结果。
四、参考文献
刘魏魏, 杨璞, 阮永明,等. 白蜡虫体内杀雄菌属(Arsenophonus)共生菌的分子 检测[J]. 微生物学报, 2012, 52(8):1002-1010. 褚栋, 张友军, 毕玉平,等. Wolbachia属共生菌及其对节肢动物宿主适合度的
昆虫与其共生菌的关系
中国林业科学院 2016年10月
目录
CONTENTS
01
共生菌简介
02
共生菌对寄主昆虫的作用
蚜虫-内共生菌的互利共生研究综述
许多昆虫在长期的进化过程 中与其体内的共生菌建 立了互利共生的关 系… ， 蚜虫与其共生菌的关 系是最典
型 的例子 ， 是研究 共 生关 系 的模 型 。几 乎 所有 蚜 虫 种 也
１１１ 分布 ．．
在所 有 的蚜 虫 中 ，ｕｈｅ 均 存在 于 血腔 Ｂ ｃｎｒ ａ
的含 菌 细胞 中 ， 菌细胞 呈两 叶状结 构 ， 结构 被称 为 含 这一
的 ６ ％被 共生 菌 占据 ０ 。 １１２ 传递 途径 Ｂ ｃｎｒ 过卵 巢 在蚜 虫 亲代 与后 ．． ｕｈｅ ａ通
类中都带有一种革 兰 氏阴性 的球形胞 内共 生菌 （ ｕｈ Ｂ ｃ－
ｈｒ） ｅ 。这种共 生 菌存 在 于 腹部 的含 菌 细胞 （ ｙｅ ｃｔ ａ ｍ ｃｔ ｙ ｓ ｏ ｅ 或 ｂｃ ｒ ｃｔ ） ａｔｉ ｙ ｓ 的胞 质 中 ， ｅｏ ｅ 它们 占蚜 虫 内共 生 微 生 物 的 ９％ 以上 ， 此被 称 为初 级 内共 生 菌 （ ｒ ａ ｙ ｂｏｔ Ｏ 因 ｐ ｍｒ ｓ ｉ ｓ ｉ ｙ ｍ ｎ 或 Ｐ— ｙ ｂｏｔ ｆ 。它们是专性垂直传播的 ， ｓ ｉ ｓ ２ ｍ ｎ ）］ 是蚜虫的 正 常生 长 和繁殖所 必 需 的 。
蚜虫与其胞内共生细菌的相互作用
蚜虫与其胞内共生细菌的相互作用
苗雪霞;丁德诚
【期刊名称】《生命科学》
【年(卷),期】2003(15)4
【摘要】蚜虫-巴克纳氏菌之间是一种典型的互利共生关系,两者相互依存,缺少一方,另一方便不能生存。
研究表明,共生细菌能为寄主蚜虫提供必需氨基酸和维生素,并对寄主具有一些非营养功能,如促进蚜虫传播循环性病毒等。
寄主蚜虫则是为共生菌提供一个合适的生存场所,并对共生菌的生长和繁殖进行调控。
现代分子生物学技术从基因水平证明了蚜虫与共生菌的相互依赖性。
【总页数】6页(P242-247)
【关键词】蚜虫;巴克纳氏菌;共生;互利共生
【作者】苗雪霞;丁德诚
【作者单位】中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所
【正文语种】中文
【中图分类】Q969.367.2;Q939.121
【相关文献】
1.一类云杉蚜虫与其天敌相互作用模型的自适应模糊控制 [J], 武传花;李医民
2.蚜虫与病毒间相互作用及循回传毒 [J], 吴云峰;周广和
3.土壤生态系统中食细菌线虫与细菌相互作用关系研究 [J], 潘凤娟;韩晓增;邹文秀;
4.土壤生态系统中食细菌线虫与细菌相互作用关系研究 [J], 潘凤娟;韩晓增;邹文秀
5.云杉蚜虫-天敌-杀虫剂相互作用控制模型的动态特性 [J], 李爱华;荆海英;付景超因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蚜虫与其内共生菌Buchnera关系研究综述
蚜虫与其内共生菌Buchnera关系研究综述吴玉新;孔雪华;马祥梅;王天升;王志江【期刊名称】《山东林业科技》【年(卷),期】2012(042)006【摘要】蚜虫与Buchnera是一种典型的互利共生关系，两者在低级阶元水平上具有系统发育一致性，而在高级阶元水平上进化关系存在差异。
作者就二者之间的共生关系、进化关系研究进行系统综述。
%The relationship between aphid and Buchnera is a typical mutualism, available evidences indicate that parallel di- versifications of aphids and Buchnera occur at lower taxonomic level. However, such relationships may not exist at higher tax- onomic level. In this article we reviewed the advances in mutualisic and phylogenetic relationships between aphids and Buch- nera.【总页数】2页(P117-118)【作者】吴玉新;孔雪华;马祥梅;王天升;王志江【作者单位】潍坊市林业局,山东潍坊261041;潍坊科技职业学院;潍坊市林业局,山东潍坊261041;潍坊市林业局,山东潍坊261041;潍坊市林业局,山东潍坊261041【正文语种】中文【中图分类】S763.3【相关文献】1.蚜虫-内共生菌的互利共生研究综述 [J], 冯利;孙玉诚;戈峰;马骏2.齿龈内阿米巴的检出率及培养成活率与口腔共生菌的关系研究 [J], 刘光英;陈金富;温旺荣3.蚜虫体内共生菌Buchnera trpB基因片段序列的测定及其系统发育分析 [J], 吴玉新;张春玲;洪晓月4.桃蚜与其内共生菌Buchnera之间的系统进化关系分析 [J], 吴玉新;张春玲;洪晓月5.蚜虫与体内布赫纳氏菌及其次生共生菌的相互关系 [J], 李献辉;李保平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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展望：
植食性昆虫的食性和营养，在昆虫与植物间的关系中处于最为重 要的低位，这些问题在理论上和应用上都具有重要的意义。目前因研 究技术的提高，对有关问题的研究引广泛的兴趣，使得在近期内可能 有重要发展。对于植食性种类的食性问题的澄清，无疑对其他食性的 种类有关问题的解决能有极大的帮助。这些方面的成就有必定会大大 丰富昆虫学的内容。
参考文献：
冯利,孙玉诚,等.蚜虫-内共生菌的互利共生研究综述[J].江西农业学报. 2008, 20(6): 65~68. 苗雪霞,丁德诚.蚜虫与其胞内共生菌的相互作用[J].生命科 学,2003,15(4):243-247. 黄晓磊,刘琳,乔格侠.蚜虫与其初级内共生菌进化关系:假说及演化机理[J]. 昆虫学报. 2011, 54(5): 582-588. 王兴亚,李学军,张广学.谈蚜虫的行为[J].沈阳师范大学学报(自然科学 版.2005, 23(4). 薛宝燕, 程新胜, 陈树仁, 魏重生.昆虫共生菌研究进展[J].中国微生态学杂 志.2004,16(3):188-189. 胡祖庆,赵惠燕,胡想顺,等.共生菌对麦长管蚜生长发育和繁殖的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35(6):163~物的另一重要功能是相当于动物的“肾脏”，它 能将寄主废弃的氮进行脱毒和再循环。脱共生蚜虫谷氨酸水平的提高 反映了它能经谷氨酸合成酶将废弃的氨转变为谷氨酸。换句话说，谷 氨酸是氨的一种脱毒产物，是由于脱共生蚜虫中氨浓度大量增加引起 的。这一现象也表明，共生蚜虫中的细菌进行了废弃氨的循环，从而 使氨浓度下降。
蚜虫与其胞内 共生细菌的相互作用
专业：农药学 导师：胡兆农 姓名：何振宇
昆虫共生菌： 指存在于昆虫体内特定部位的微生物，它与宿主昆虫相互依赖、相 互影响、协同进化。宿主昆虫为共生菌提供稳定的小生境和营养成分， 共生菌则帮助宿主合成自身不能合成的必需的营养物质，降解宿主体 内的有毒物质，协助宿主消化特殊食物。 昆虫对食料植物的选择性： 狭义的食性： 为对植物的趋性以及到达植物上以后咬食和保持不断取食等一系列 反应中所表现的特点。 广义的食性： 在含义上等于昆虫依靠何种植物能建立种群的规律，其间除了包括 上述的一系列反应之外，还牵涉到昆虫对营养成分的消化利用和某些 有毒物质的适应和克服。这样便和昆虫代谢发生了联系(钦俊德,昆虫 学报,1962,11（2）)。
二、寄主蚜虫对胞内共生菌的调控机制
1、溶酶体机制 通过这种机制，含菌细胞选择性地去除一些共生菌。在大多数菌 胞中都发现了初级溶酶体和共生菌溶解形成的次级溶酶体结构。对溶 酶体的破坏过程可分为若干个不同时期，最后形成一个电子致密的、 膜状的残余球。 2、血细胞机制 蚜虫体内的共生菌除了在短期的卵巢感染阶段外，很少在含菌细 胞外发现。少量逃入血腔中的细菌会被吞噬细胞吞噬或破坏，这种机 制除了可以控制共生菌的数量外，还保证了共生菌的存在位置和对寄 主的安全性。 3、溶菌酶机制 血淋巴中的溶菌酶可能是除去以某种方式逃入血腔中的共生菌的 另一种重要机制。通过细菌斑试验检测了臭虫器官和含菌细胞中的溶 菌酶水平，结果发现，血淋巴中溶菌酶的水平很高，而含菌细胞中却 检不出，由此人们猜想，溶菌酶在寄主蚜虫对共生菌的控制中可能会 有一定的作用，但这种假说还缺乏充分的证据。
3、提供维生素 通过分析蚜虫的营养需要，已经证实了它们需要所有的B族维生素 和维生素C1（Dadd R H,J Insect Physiol,1967）。对豌豆蚜的研究 结果表明，向饲料中加入维生素B，对有共生菌的若蚜有害，对脱共 生的蚜虫则是必需的，而且能够明显改善脱共生蚜虫的生长发育和生 殖状况。这些结果证明，低龄若蚜的Buchnera菌可能为寄主提供了维 生素B（Nakabachi A,Journal of Insect Physiology,1999）。
三、共生菌对寄主蚜虫的作用
1、氨基酸合成 蚜虫需要10种必需氨基酸，而其主要食物是植物韧皮部汁液，其中许 多必需氨基酸的浓度很低。研究发现，所有以韧皮部汁液为食的同翅目 昆虫均有共生微生物，而那些辅助性地转食完整植物细胞的类群则失去 了共生菌（Douglas A E,Annu Rev Entomol,1998）。 目前，从基因水平也证实了蚜虫共生菌的氨基酸合成能力。与大肠杆 菌基因组相比，共生菌全序列基因组大大缩小，但保留了大多数必需氨 基酸生物合成的基因（Douglas A E,J Exp Biol,2001)。 2、提供脂类及固醇 昆虫是一类不能从头合成脂类的生物，它需要外源的脂类（Zicutz E,Genome Biol 2001）。桃蚜在不含固醇的饲料上可以连续饲养5代， 若向饲料中加入固醇，可加快若蚜的发育，但对成虫大小和产子数没有 明显影响，在脱共生桃蚜的饲料中添加固醇，就可以产生可育后代，否 则，其胚胎发生将终止，据此推测共生菌可能合成了固醇。
三、共生菌对寄主蚜虫的作用
四、存在的问题和展望
一、共生菌的形态及胞内共生现象的特征
形态特征: 主要为球形或卵球形，直径2—5um，细胞壁类似于革兰氏阴性细菌。
昆虫胞内共生现象的主要特征为: 1、微生物生活在寄主细胞内，且被局限在一个细胞的细胞质内，该 细胞称为含菌细胞(mycetocyte或bac-teriocyte)，简称菌胞。 2、微生物一般通过二均裂的方式进行繁殖，并通过昆虫母系传递， 在昆虫代间垂直传播。 3、这种共生关系对昆虫及其微生物伙伴都是必不可少的。
蚜虫：又称蜜虫、腻虫等，多属于同翅目蚜科，为刺吸式口气的害虫， 常群集于叶片、嫩茎、花蕾、顶芽等部位，刺吸汁液，使叶片皱缩、卷 曲、畸形，严重时引起枝叶枯萎甚至整株死亡。蚜虫分泌的蜜露还会诱 发煤污病、病毒病并招来蚂蚁危害等。
小麦蚜虫
菜蚜
棉 蚜
桃蚜
一、共生菌的形态及胞内共生现象的特征
二、寄主蚜虫对胞内共生菌的调控机制
5、其他功能 已经证明蚜虫共生细菌具有促进蚜虫传播循环性病毒的功能。马铃 薯卷叶病毒是由桃蚜以循环方式传播的，该病毒的传播依赖于病毒颗 粒从蚜虫肠腔经血淋巴进入唾液腺的转移，且PLRV对蚜虫种类有高度 专化性(Hara E,Insect Biochem,1990)。 蚜虫内共生细菌对蚜茧蜂发育也具有重要影响。当蚜虫的内共生细 菌经抗生素去除后，蚜茧蜂在蚜虫体内的发育延迟，羽化的成蜂体重 下降50%。这也从另一个角度证明了共生细菌为蚜虫提供营养的功能 (Pennacchio F,Arch Insect Biochem Physiol,1999)。
四、存在的问题和展望
存在的问题：
1、要对共生系统进行比较完善的研究必须具备两个条件： （1）参与共生的生物能够保存，并且在分离的条件下可以分别进行研 究。 （2）共生系统可以由组成它的生物重新组合。但这种理想的模式难以 操作，因为不是有所的试验程序都可以实现。例如分离的共生细菌大 多只能保存几个小时；Aphid-Buchnera共生体系还不能重新组装。 2、营养研究的复杂性 由于一些复杂的因素，使很多营养学研究结果难以解释清楚。 （1）长期将蚜虫饲养在人工饲料上，特别是含抗生素的人工饲料生是 不可能的； （2）抗生素的使用降低了蚜虫的生长速度，说明抗生素对蚜虫很可能 有无法检测的影响； （3）人工饲料的微生物污染也可能改变实验的结果；