3种抗生素对小菜蛾肠道微生物群落的影响.pdf

河南农业科学,2 0 2 3,52(7)：98-10 8Journal of Henan Agricultural Sciencesdoi:10.15933/ki.1004-3268.2023.07.0103种抗生素对小菜蛾肠道微生物群落的影响李文红，郭涛，向立刚3,余知和,李添群4（1.贵州省农业科学院植物保护研究所，贵州贵阳550 0 8 1；2.长江大学生命科学学院，湖北荆州4340 2 5；3.长江大学农学院，湖北荆州4340 2 5；4.修文县农业农村局，贵州修文550 2 99）摘要：小菜蛾（Plutella xylostella)肠道中有丰富的微生物，易受食物及饲养环境影响。为了解抗生素在饲养过程中对小菜蛾肠道菌群的影响，用氨苄青霉素、硫酸链霉素和利福平3种抗生素浸泡甘蓝叶后饲喂小菜蛾，采用高通量测序技术研究其肠道微生物群落结构的变化。结果表明，小菜蛾肠道细菌主要为厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidota），肠球菌属（Enterococcus）和肠杆菌属（Enterobacter）为优势属；真菌主要为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和毛霉门（Mucoromycota），优势属为青霉属（Penicillium）。小菜蛾取食不同剂量抗生素浸泡的甘蓝叶后，肠道中子囊菌门相对丰度均上升，厚壁菌门相对丰度均下降；担子菌门在10 mg/L氨苄青霉素处理后相对丰度显著降低,其次是10 0 mg/L硫酸链霉素处理组，其余处理组均上升；毛霉门在10 0 mg/L硫酸链霉素处理后相对丰度显著提升，其次是5mg/L氨苄青霉素处理组，其余处理组均下降；变形菌门在10 0 mg/L硫酸链霉素处理后相对丰度降低，其余处理组均上升；拟杆菌门相对丰度在10 0 mg/L硫酸链霉素处理下上升最多。属水平上，青霉属相对丰度均提升，肠球菌属相对丰度均降低，肠杆菌属相对丰度除10 0 mg/L硫酸链霉素处理组外均增加。取食3种抗生素浸泡的甘蓝叶后小菜蛾肠道真菌群落丰富度、均匀度和多样性均降低,其中10 mg/L氨苄青霉素处理组降幅最大；细菌群落均匀度和多样性增加,其中10 0 mg/L硫酸链霉素处理组增幅最大，群落丰富度经氨苄青霉素和硫酸链霉素处理后增加，而经利福平处理后降低。关键词：小菜蛾；肠道微生物菌群；氨苄青霉素；硫酸链霉素；利福平；高通量测序中图分类号：S433.4Effects of Three Antibiotics on the Gut Microbial Community ofPlutella xylostella(Lepidoptera:Plutellidae)LI Wenhong,GUO Tao,XIANG Ligang,YU Zhihe,LI Tianqun*(1.Institute of Plant Protection,Guizhou Academy of Agricultural Sciences,Guiyang 550081,China;2.College of Life Sciences,Yangtze University,Jingzhou 434025,China;3.College of Agriculture,Yangtze University,Jingzhou 434025,China;4.Bureau of Agriculture and Rural of Xiuwen,Xiuwen 550299,China)Abstract:The gut of Plutella xylostella(Lepidoptera:Plutellidae)is abundant with microorganisms thatare susceptible to the effects of food and feeding environment.To understand the effects of antibiotics onthe gut flora of P.xylostella during feeding,the changes of the gut microbial community of P.xylostellaafter cabbage leaves were treated with ampicillin,streptomycin sulfate and rifampicin and used to feed P.xylostella larvae,were investigated using high-throughput sequencing technology in this paper.Theresults showed that the gut bacteria of P.xylostella were mainly Firmicutes,Proteobacteria and文献标志码：A文章编号：10 0 4-32 6 8(2 0 2 3)0 7-0 0 98-11收稿日期：2 0 2 2-12-0 8基金项目：国家自然科学基金项目（318 6 0 50 9)；黔农科院国基后补助项目【（2 0 2 1)36 号作者简介：李文红（198 3-），女，江西吉安人，副研究员，博士，主要从事昆虫毒理及其抗药性研究。E-mail:通信作者：李添群（197 0-），女，贵州修文人，高级农艺师，本科，主要从事病虫害防控研究。E-mail:第7 期Bacteroidota,and the dominant genera were Enterococcus and Enterobacter.The gut fungi of P.xylostellawere mainly Ascomycota,Basidiomycota and Mucoromycota,and the dominant genus was Penicillium.After treatment with each antibiotic,the relative abundance of Ascomycota all increased,and that ofFirmicutes all decreased.The relative abundance of Basidiomycota significantly decreased after 10 mg/Lampicillin treatment,followed by 100 mg/L streptomycin sulfate treatment,while the relative abundanceall increased in other groups.The relative abundance of Mucoromycota significantly increased after 100mg/L streptomycin sulfate treatment,followed by 5 mg/L ampicillin sulfate,while the relative abundanceall decreased in other groups.The relative abundance of Proteobacteria decreased after 100 mg/Lstreptomycin sulfate treatment and the relative abundance all increased in other groups.The relativeabundance of Bacteroidota increased the most under 100 mg/L streptomycin sulfate treatment.At genuslevel,the relative abundance of Penicillium all increased,the relative abundance of Enterococcus alldecreased,and the relative abundance of Enterobacter increased in all groups except for the 100 mg/Lstreptomycin sulfate treatment.The abundance,evenness and diversity of the fungal community in the gutof P.xylostella were all decreased for all three antibiotics treatments,with the highest decrease in 10 mg/Lampicillin treatment.The evenness and diversity of bacterial community all increased for all threeantibiotics treatments,with the highest increase in the treatment of 100 mg/L streptomycin sulfate.Thebacterial abundance increased for both treatments of ampicillin and streptomycin sulfate,while decreasedfor rifampicin treatment.Key words:Plutella xylostella;Gut microbial flora;Ampicillin;Streptomycin sulfate;Rifampicin;High-throughput sequencing小菜蛾（Plutellaxylostella）隶属于鳞翅目菜蛾科，是一种世界性迁飞害虫，主要危害油菜、白菜和萝卜等十字花科作物，对农业生产造成了巨大的威胁!。化学防治因见效快、效果好，一直是小菜蛾防治的主要措施。然而，化学药剂的大量使用使得小菜蛾已对阿维菌素、高效氯氰菊酯、氯虫苯甲酰胺等95种药剂产生了抗药性2-3。作为农业上的重要害虫，小菜蛾一直是国内外的重点研究对象，其种群饲养是研究的基础。当前，主要利用萝卜苗、甘蓝叶、人工饲料及半合成人工饲料饲养小菜蛾4。饲养过程中，小菜蛾也会受诸多病原菌侵染，因而在人工饲料中添加抗生素是饲料保鲜和减少病害侵染的主要措施。昆虫肠道作为外界环境与宿主进行物质交换的重要场所，栖息着数量庞大的微生物群落。这些肠道微生物与宿主互惠共生、相互依赖，在宿主生长繁殖、营养吸收、病害防御、代谢解毒以及抗药性产生等方面发挥着重要作用5-7 。肠道微生物的稳定是昆虫进行正常生命活动的重要前提之一，肠道菌群一旦被打乱便可能导致其宿主的适合度降低18。例如，小菜蛾幼虫在四环素等5种抗生素的作用下其生长发育均受到抑制，预蛹的致畸率、死亡率均增加；在利福平的作用下，白蚁肠道微生物多样性降低，进而影响白蚁产卵量、体质李文红等：3种抗生素对小菜蛾肠道微生物群落的影响对小菜蛾肠道微生物的作用。1材料和方法1.1 材料供试小菜蛾为贵州省农业科学院植物保护研究所昆虫研究室饲养的未接触药剂的单一敏感品系。甘蓝采自贵州省农业科学院田间试验地，种植期间未使用任何药剂。氨苄青霉素（9 6%，#A6920）、硫酸链霉素（8 5%，#S8 2 90）、利福平（95%，#R8011)均采购自北京索莱宝科技有限公司。氨青霉素和硫酸链霉素先用无菌蒸馏水配制成2 0 0 0 mg/L的母液，然后再用无菌水分别稀释至相应浓度。氨苄青霉素质99量和寿命0;抗生素治疗对肠道细菌的破坏可能会增加蜜蜂感染微孢子虫的可能性;土