昆虫肠道中存在多种细菌,有调控寄主生长发 育、影响寄主免疫、协助寄主消化食物等功能[1-3]。 特别对白蚁来说,其对食物中木质纤维素的降解要 依赖于自身酶系及其体内肠道微生物来共同完成[4]。 小菌虫 (Alphitobiuslaevigatus)是 世界 性 分 布 的 储粮害虫,我国大部分地区均有分布[5],其 成虫 体 长4.0~5.0mm,长椭圆形,黑褐色,有光泽,全 身密 生 黄 褐 色 短 毛, 触 角 有 11 节, 棍 棒 状, 自 第7节开始 向 内 侧 扩 展 而 形 成 锯 齿 状。复 眼 较 小, 从侧面看,复眼被头部向后突出的侧片所分割,其 最狭处约等于1个小眼面的宽度,鞘翅上有细毛与 刻点组成的纵点行。
1 材料与方法
1.1 实验材料
1.1.1 供试虫体
供试小菌虫来源于山东第一医科 大学 (山东省医学科学院)病媒生物与虫媒病实验室, 美洲大蠊共同饲养,饲养条件为温度 (26±1)℃、相 对湿度 (60±10)%、光 照12∶12 (L∶D),提 供 兔饲料作为食料。
1.1.2 主要仪器和试剂
生物安全柜 (苏州安泰空 气技 术 有 限 公 司),PCR 扩 增 仪 (AppliedBiosys- tems公司),水 平电 泳 槽 (北 京 君 意 东 方 电 泳 设 备 有限公 司),培 清JS-680D 全 自动凝胶成像分析仪 (上海培清科技有限公司),九州网址YXQ-50SII立式压力蒸汽灭菌器 (上海博讯实业有限公司医疗设备厂),高精 度数显 恒 温 水 浴 锅 (常州智博瑞仪器制造有限公 司),牛肉 浸 膏 (天津市英博生化试剂有限公司), 琼脂、酪蛋白、刚果红、台盼蓝、细菌基因组 DNA 提取试剂盒 (北京索莱宝科技有限公司),可溶性淀粉、溴甲酚紫 (天津市凯通化学试剂有限公司),聚 乙烯醇 (PVA)(上海源叶生物科技有限公司),羧 甲基纤维素钠 (CMC)(青州市清泉纤维素厂),橄 榄油 (辽宁晟麦实业股份有限公司)等。
1.2 方法
1.2.1 培养基的配置
牛肉膏蛋白胨培养基 (NA 培养基):牛肉膏1.5g,蛋白胨5.0g,NaCl2.5g, 琼脂 10.0g,加 入 ddH2O 定 容 至 500 mL,调 节 pH 值为7.0~7.4,121 ℃高 压灭 菌20min,在 超 净台里均匀倒入无菌9cm 培养皿内,厚度约4mm, 冷却凝固后,存放于4 ℃冰箱,备用。产淀粉酶细 菌筛选培养基:在 NA 培养基 的 基 础 上 加 入1g淀 粉作为筛选 底 物,另 加0.005%的 台盼 蓝 作 为 指 示 剂,121 ℃高压灭菌20min,在超净台里均匀倒入 无菌9cm 培 养皿 内,厚 度 约4 mm,冷 却凝 固 后, 存放于4 ℃冰 箱,备 用。产纤维素酶细菌筛选培养 基:称取羧甲基纤维素钠5.0g,硫酸铵2.0g,磷酸二 氢钠1.0g,七水合硫酸镁0.5g,氯化钠0.5g,硝酸 钾1.0g,蛋白胨0.5g,酵母膏0.5g,0.005%刚 果红作 为 指 示 剂,ddH2O 定 容至1000 mL,调 节 pH 值为7.0,121 ℃高压灭菌30min,在超净台里 均匀倒入无菌9cm 培养皿内,厚度约4mm,冷却 凝固后,存放于4 ℃冰箱,备用。产蛋白酶细菌筛 选培养基:称取酪蛋白10g,琼脂10g,加ddH2O 定容至500mL,用 NaOH 调节pH 值为7.0~7.5, 121℃高压灭菌20min,在超净台里均匀倒入无菌 9cm 培养皿内,厚度约4mm,冷却凝 固 后,存 放 于4 ℃冰箱,备用。产脂肪酶细菌筛选培养基:在 NA 培养基中加入12%橄榄油乳化液、0.005%溴甲 酚紫,调节pH 值为8.0,121 ℃高压灭菌20min, 在超净台里均匀倒入无菌9cm 培 养皿 内,厚 度 约 4mm,冷却凝固后,存放于4℃冰箱,备用。橄榄 油乳化液的配制:橄榄油和0.02g/mL的聚乙烯醇 (PVA)以体积比1∶3的比例混合,60 Hz震荡混 匀5~10min,得乳化液。
1.2.2 样品制备
取 3 头小菌虫成虫分别置于 2mL试 管 中,饥 饿 24h 后,移于无菌离心管 内, 进行体表消毒,首先 以75%酒 精浸 泡5min,重 复 2次后,再以无 菌 水 漂 洗3次,去 除 表 面 细 菌。在 无菌的环境下,用研磨棒充分研磨虫体,得到肠道 细菌原液。设3组重复,分别进行涂板。
1.2.3 小菌虫肠道细菌的分离
取上述研磨液,分 别稀释为10-1、10-3和10-5浓度,各取100μL 在 牛肉膏蛋白胨培养基上涂布均匀,放于培养箱37℃ 培养24h。待 菌 生 长 后,通 过 菌 落 的 形 态 大 小 对细菌进行分离纯化,分离纯化得到单个菌株,去除 重复菌株,保存备用。
2 结 果
通过传统分离培 养法,从小菌 虫 肠 道 内 分 离 出 4 种 主 要 肠 道 细 菌, 编号 Xjc1、Xjc2、Xjc3和 Xjc4。经 细菌16SrDNA 序列 PCR 扩 增,电 泳 均 出 现 约 1500bp 的 条 带 ,测 序 结 果 进 行 BLAST 比 对,并对 其 同 源 序列用 MEGA5.0软 件以 N-J法 构建 系 统 发 育 树。 结果表明 Xjc1和 枯 草 芽 胞 杆 菌 (Bacillussubtilis) 的同源性为99.30%,且分类在同一支上支持率为 99%;Xjc2和肺炎克雷伯菌 (Klebsiellapneumoni- ae)的同源 性 为98.23%,且 分类 在 同 一 支 上 支 持 率为99%;Xjc3和 Pseudocitrobacterfaecalis 同源 性为99.09%,且分类在同一支上支持 率 为 90%; Xjc4和高地芽胞杆菌 (Bacillusaltitudinis)的 同 源性为 98.13% 。表 明 Xjc1 为 枯 草 芽 胞 杆 菌,Xjc2 为 克 雷 伯 菌 属 细 菌,Xjc3 为 Pseudoc- itrobacterfaecalis,Xjc4为芽胞杆菌属细菌。
3 讨 论
在小菌虫肠道中分离到4种可 培养细 菌,分 别 是 枯 草 芽 胞 杆 菌、肺 炎 克 雷 伯 菌、 Pseudocitrobacterfaecalis和芽胞杆菌。其中,2种 芽胞杆菌属细菌有产消化酶活性。枯草芽胞杆菌有 产纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶活性,芽胞杆菌仅有 产蛋白酶活性,但产酶能力低于枯草芽胞杆菌。昆虫肠道细菌受外界环 境因素的影响,不同地域的同种昆虫其肠道细菌的 组成结构是存在差异的,且取食是肠道微生物变化 的主要影响因素[8-9]。本研究仅在小菌虫的肠道中分 离出4种可培养细菌,可能与小菌虫长期饲养于实 验室内有关,实验室饲养环境稳定,食料单一,是 导致小菌虫的肠道细菌组成结构相对简单的主要原 因。另外,小菌虫一直在粮食、饲料或其他腐败物 中孳生,肠道中可能存在大量不可培养的厌氧细菌。 有研究表明,同为贮藏害虫的黑粉虫 (Tenebrioob- scurus)肠道中仅存在金杆菌属 (Aureobacterium)、 李斯特 菌 属 (Listeria)、微 杆菌 属 (Microbacteri- um)、莫拉菌属 (Moraxella)和短小杆菌属 (Cur- tobacterium)等5个属可培养细菌[10];同样,黄粉 虫 (Tenebriomolitor) 肠 道 细 菌 的 结 构 也 比 较 简 单,可分离到放线菌属 (Actinobacillus)、丙酸杆菌属 (Propionibacterium)、柠檬酸杆菌属 (Citrobacter)、 沙雷菌属 (Serratia)、芽胞杆菌属 (Bacillus)、皮杆菌 属 (Dermabacter)、短状杆菌属 (Brachybacterium)、 棍状杆 菌 属 (Clavibacter)和 微小 杆 菌 属 (Exig- uobcacterium)等9个 属可 培 养 细 菌[11]。推 测贮 藏 害虫的肠道可培养细菌的组成均比较单一,可能与 其迁移能力弱、食物单一有关。
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