昆蟲腸道微生物研究進展

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行了綜述，最后對其今后研究進行了展望。

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)境保護高度重視，這促進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。現(xiàn)已有研究，進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。其免疫的機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 殺蟲劑抗性機制

昆蟲殺蟲劑抗性機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。

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。基于現(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)系的機制，并投之于研制、應(yīng)用微生態(tài)制劑。同數(shù)十萬計的昆蟲種類相比，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)，主要研究方向為微生物學(xué)，生態(tài)學(xué)。