馬鈴薯塊莖蛾腸道可培養細菌對宿主營養指標的影響

樊清艷，鄭亞強，葛文超，李冰超，陳 斌,5

(1.黔西南州興義市林業局，貴州 興義 562400；2.貴州中醫藥大學 ，貴州 貴陽 550025； 3.南京農業大學 植物保護學院， 江蘇 南京 210095；4.云南農業大學 植物保護學院，云南生物資源保護與利用國家重點實驗室，云南 昆明 650201；5.云南農業大學 農學與生物技術學院，云南 昆明 650201)

1 引言

馬鈴薯塊莖蛾(Phthorimaeaoperculell(Zeller))又名煙草潛葉蛾，俗名順筋蟲、串皮蟲等，隸屬于鱗翅目(Lepidotera)，雙孔亞目(Ditrysia)，麥蛾總科(Gelechioidea)，麥蛾科(Gelechiidae)，塊莖蛾屬(Phthirimaea)[1]。該蟲廣泛分布于亞洲、歐洲、北美洲、非洲、大洋洲、中美及南美洲[2]，主要以馬鈴薯、煙草、番茄和辣椒等茄科作物為食，對馬鈴薯的危害尤其嚴重[3～5]。

昆蟲腸道是昆蟲的消化中心，其間孕育著大量微生物，這些微生物在宿主腸道中發揮了不同的功能，影響了宿主的生理活動。目前，關于昆蟲腸道細菌與宿主營養指標的研究已有一些相關的報道，Indiragandhi 等[6]探究小菜蛾(P.xylostella)腸道10種細菌對寄主營養指標的影響，發現粘質沙雷氏菌(S.marcescen)能促進幼蟲的生長和發育。De-Vries等[7]對西花薊馬Frankliniellaoccidentalis研究，發現宿主腸道細菌減少了宿主的成熟時間而提高了宿主昆蟲的產卵率。藍波妙[8]對斜紋夜蛾(S.litura)的研究，發現利用抗生素處理斜紋夜蛾腸道細菌，影響了宿主的消化能力，其相對生長率、相對取食量、食物利用率都顯著的下降，重新導入腸桿菌和全部腸道細菌后，其各項營養指標又趨于恢復，表明斜紋夜蛾腸道細菌影響了宿主的取食消化能力。因此，弄清昆蟲腸道細菌與宿主營養指標的關系尤為重要。葉片和塊莖作為馬鈴薯的兩種不同器官，二者間組成成分不同，馬鈴薯塊莖蛾既能取食馬鈴薯葉片，又能取食馬鈴薯塊莖，樊清艷等[9]利用可培養法從取食馬鈴薯塊莖的馬鈴薯塊莖蛾腸道內分離獲得細菌4門8科10屬15種，從取食馬鈴薯葉片的馬鈴薯塊莖蛾腸道內分離獲得細菌4門11科11屬16種。然而，對于取食馬鈴薯塊莖和葉片的馬鈴薯塊莖蛾幼蟲腸道可培養細菌與宿主營養指標的關系還尚未清楚。

據報道，測定植食性昆蟲的營養指標在一定程度上不僅可以直觀地反映昆蟲對食料的偏好和適應程度，也是目前研究植食性昆蟲與食物關系的常用方法[10，11]。因此，本研究采用重量法分析腸道可培養細菌對馬鈴薯塊莖蛾三齡幼蟲營養指標的影響。一方面不僅可以直觀反映昆蟲腸道細菌對宿主取食消化的影響，另一方面可以探究宿主能夠有效利用食物中的營養成分提供有效途徑。因此，研究腸道細菌對宿主食性具有深遠而重要的意義。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

2.1.1 蟲源的飼養

選取直徑為15 cm的培養皿，其上鋪一層濕潤的濾紙，放入清洗干凈的麗薯6號馬鈴薯葉片，接入初孵幼蟲10頭，用保鮮膜封住培養皿，用昆蟲針在保鮮膜上扎孔，置于溫度為25±2 ℃，相對濕度65%～75%的光照培養箱中培養至3齡幼蟲備用。

2.1.2 供試馬鈴薯葉片

供試馬鈴薯品種為麗薯6號馬鈴薯，由云南省曲靖市會澤縣農業技術推廣中心提供。將麗薯6號馬鈴薯種植于45 cm×50 cm花盆中，待植株長到30 cm時，采集健康、無病蟲害的葉片清洗備用。

2.1.3 供試菌株

粘質沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜鹽谷氨酸桿菌(Glutamicibacterhalophytocola)、糞產堿菌(Alcaligenesfaecalis)、琥珀葡萄球菌(Staphylococcussuccinus)和阿氏腸桿菌(Enterobacterasburiae)。

2.2 方法

2.2.1 馬鈴薯塊莖蛾腸道細菌的培養

將分離于馬鈴薯塊莖蛾腸道可培養細菌：粘質沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜鹽谷氨酸桿菌(G.halophytocola)、糞產堿菌(A.aecalis)、琥珀葡萄球菌(S.succinus)和阿氏腸桿菌(E.asburiae)分別接種培養于LB液體培養基中，于37 ℃，150 r/min搖床24 h，3000 r/min離心3 min，用無菌水稀釋至OD600=1.0。

2.2.2 抗生素處理馬鈴薯塊莖蛾

配置濃度為1 mg/mL環丙沙星、1 mg/mL左氧氟沙星和2 mg/mL甲硝唑混合的抗生素混合溶液，將馬鈴薯葉片浸泡于抗生素混合溶液中10 min，取出自然風干后，放入直徑為15 cm的無菌培養皿中，選取50頭健康的馬鈴薯塊莖蛾三齡幼蟲于無菌培養皿中，用保鮮膜封住培養皿口，用昆蟲針在保鮮膜上扎孔，置于溫度為25±2 ℃，相對濕度65%～75%的光照培養箱中飼養24 h后，饑餓處理6 h，稱其鮮重。用無菌水浸泡馬鈴薯葉片飼喂馬鈴薯塊莖蛾為對照處理，所有處理均重復三次。

2.2.3 馬鈴薯塊莖蛾幼蟲營養指標的測定

將馬鈴薯葉片分別浸泡于OD600=1.0的粘質沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜鹽谷氨酸桿菌(G.halophytocola)、糞產堿菌(A.faecalis)、琥珀葡萄球菌(S.succinus)和阿氏腸桿菌(E.asburiae)菌液中10 min，取出自然風干后，置于無菌培養皿中，挑取50頭飼喂過抗生素的馬鈴薯塊莖蛾于無菌培養皿中飼養48 h。每隔24 h換一次不同菌液浸泡過的馬鈴薯葉片，用無菌水浸泡過的馬鈴薯葉片做對照，所有試驗均重復三次。飼喂48 h后取出未被取食的食物，將馬鈴薯塊莖蛾幼蟲饑餓處理6 h。然后將馬鈴薯塊莖蛾幼蟲、糞便和剩余食物在80 ℃下烘10 h至干燥，分別稱其干重。計算食料的干濕比、飼養幼蟲的干鮮比和馬鈴薯塊莖蛾幼蟲的相對生長率、相對取食量、食物利用率、食物轉化率和近似消化率。

2.2.4 數據統計和分析

腸道可培養細菌對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲營養指標的數據采用Microsoft Excel 2013和SPSS 2.0軟件進行統計和處理，并參照藍波妙的方法計算馬鈴薯塊莖蛾的營養指標[32]，其計算公式如下：

相對生長率(%)=G/(B*T)

(1)

相對取食量=I/(B*T)

(2)

食物利用率(%)=G/I*100

(3)

食物轉化率(%)=G/(I-F)*100

(4)

近似消化率(%)=(I-F)/I*100

(5)

公式(1)～(5)中，G為蟲體增重(即G=飼后幼蟲干重-飼前幼蟲干重)；I為幼蟲的取食量(即I=飼前食物干重-飼后食物干重)；F為排泄物(糞便)干重；B為實驗期間幼蟲的平均體重(即B=(飼前幼蟲干重+飼后幼蟲干重)/2)；T為實驗天數。

3 結果與分析

馬鈴薯塊莖蛾腸道可培養細菌對宿主幼蟲營養指標的影響見表1。由表1可知，馬鈴薯塊莖蛾幼蟲取食粘質沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜鹽谷氨酸桿菌(G.halophytocola)、糞產堿菌(A.faecalis)、琥珀葡萄球菌(S.succinus)和阿氏腸桿菌(E.asburiae)處理的食物，跟對照組相比，馬鈴薯塊莖蛾幼蟲在24 h和48 h的相對生長率、相對取食量和對食物的消化率都有提高，但食物利用率和食物轉化率均降低。其中，取食琥珀葡萄球菌處理的食物對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲在24 h和48 h的相對生長率、相對取食量和近似消化率三個營養指標提高最顯著，而食物利用率和食物轉化率最低(圖1)。表明馬鈴薯塊莖蛾腸道可培養細菌對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲取食有顯著的促進作用。其中，琥珀葡萄球菌對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲的取食消化具有更好的適應性。

表1 不同菌株對馬鈴薯塊莖蛾營養指標的測定

續表1

圖1 琥珀葡萄球菌對馬鈴薯塊莖蛾營養指標的影響

4 討論

昆蟲腸道中棲居著大量的微生物，這些微生物影響宿主昆蟲的生長發育、取食消化、抗藥性等生理活動。因此，研究腸道微生物對昆蟲營養指標的測定不僅能夠直接反映腸道微生物在宿主昆蟲腸道中發揮的作用，同時為探究宿主昆蟲能夠有效利用食物中的營養成分提供有效途徑。Indiragandhi等[13]發現，小菜蛾(P.xylostella)腸道中粘質沙雷氏菌(S.marcescen)能促進幼蟲的生長和發育。De等[7]發現，Erwinia.sp縮短了西花薊馬(F.occidentalis)的成熟時間而提高了宿主昆蟲的產卵率。夏曉峰[14]發現，腸桿菌(Enterococcus.sp)提高了小菜蛾(P.xylostella)對毒死蜱的抗性。本研究發現馬鈴薯塊莖蛾腸道內的粘質沙雷氏菌(S.marcescen)、嗜鹽谷氨酸桿菌(G.halophytocola)、糞產堿菌(A.aecalis)、琥珀葡萄球菌(S.succinus)和阿氏腸桿菌(E.asburiae)對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲取食有顯著的促進作用。其中，琥珀葡萄球菌(S.succinus)對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲的取食消化有更好的適應。該結果進一步表明昆蟲腸道細菌影響了宿主的取食消化能力，對宿主昆蟲的取食具有較好的適應。

本研究利用重量法研究腸道細菌對馬鈴薯塊莖蛾幼蟲營養指標的影響，結果發現相對生長率、相對取食量和近似消化率3個營養指標均提高，但食物利用率和食物轉化率均降低。產生這種現象的原因可能有二：其一是食用抗生素處理的食物后，使馬鈴薯塊莖蛾腸道細菌的菌群發生了紊亂，消化生理發生了改變，飼喂馬鈴薯塊莖蛾腸道產淀粉酶和纖維素酶細菌處理的食物后，恢復對馬鈴薯塊莖蛾消化功能的代謝作用；其二是馬鈴薯塊莖蛾通過機體內部生理調節結果，低的食物轉化率和利用率可能是對取食量高一種生理平衡，高的食物轉化率可能是對低消化率的一種生理補償[15]。褚世海等[16]、郭婷婷等[17]對黑點切葉野螟(H.basalis)和二點委夜蛾(A.epigone)的研究也有類似的結果。