近日，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所經(jīng)濟作物蟲害監(jiān)測與防控創(chuàng)新團隊在國際學術(shù)期刊Journal of Pest Science 上發(fā)表了題為 “Gut bacteria in potato tuberworm （Phthorimaea operculella） populations are dominated by Enterococcus spp. and these play a significant role in carbohydrate metabolism and host growth” 的最新研究成果。系統(tǒng)分析馬鈴薯塊莖蛾幼蟲腸道微生物結(jié)構(gòu)，闡述了害蟲腸道微生物在淀粉降解及對高淀粉馬鈴薯適應(yīng)過程中發(fā)揮的功能。
馬鈴薯塊莖蛾是一種寡食性鱗翅目害蟲，鉆蛀取食馬鈴薯葉片和塊莖，對高淀粉馬鈴薯具有較高適應(yīng)性，嚴重影響馬鈴薯產(chǎn)量和質(zhì)量。傳統(tǒng)害蟲控制方法往往依賴于化學農(nóng)藥，但長期使用會導致害蟲抗藥性增強和環(huán)境污染。因此，尋找新的害蟲管理策略顯得尤為重要。本研究通過對采自中國主要馬鈴薯產(chǎn)區(qū)云南、貴州和實驗室長期飼養(yǎng)的馬鈴薯塊莖4齡蛾幼蟲進行宏基因組測序分析，發(fā)現(xiàn)其腸道微生物群落以腸球菌屬 Enterococcus 為主，且田間種群的多樣性顯著高于室內(nèi)種群。研究發(fā)現(xiàn)，抗生素能夠破壞腸道菌群平衡，豐度顯著下降。屬水平 ASVs 聚類分析結(jié)果表明，對照組中腸球菌屬相對豐度為94%，而抗生素處理組僅占6%；抗生素處理后，馬鈴薯塊莖蛾幼蟲存活率顯著降低、發(fā)育歷期顯著延長，表明腸道微生物對馬鈴薯塊莖蛾生長發(fā)育至關(guān)重要。研究還發(fā)現(xiàn)，抗生素處理除腸道微生物后，馬鈴薯塊莖蛾幼蟲碳水化合物代謝能力顯著下降，特別是顯著影響淀粉降解過程：淀粉降解中間產(chǎn)物，例如麥芽糖的濃度顯著低于對照組。因此，腸道微生物能夠幫助宿主適應(yīng)并取食富含高淀粉的馬鈴薯，在碳水化合物代謝和宿主生長中發(fā)揮著重要作用。本研究不僅增進了我們對馬鈴薯塊莖蛾腸道微生物功能的理解，也為開發(fā)基于微生物調(diào)控的環(huán)保型害蟲管理策略提供了科學依據(jù)。該研究由中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所為第一完成單位，研究得到了中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程人才項目和國家重點研發(fā)計劃項目的資助。
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