不同生理条件下Plutella xylostella（小菜蛾）肠道细菌的动态变化及其功能分析

《Pest Management Science》：Dynamic changes and functional analysis of gut bacteria in Plutella xylostella under different physiological conditions

菜蛾肠道菌群动态适应宿主发育阶段、性别和交配状态，基于16S rRNA测序分析显示：卵期以Streptococcus和Enhydrobacter为主，幼虫期多样性最高，与Ruminococcus、Prevotella等降解纤维素相关菌丰度上升，4龄幼虫含Massilia和Comamonas等分解难消化食物的菌群；蛹期菌群多样性最低，依赖Enterobacter供能代谢。非取食成虫中Bifidobacterium和Sphingomonas丰度峰值，可能与免疫调节相关；取食成虫则以Klebsiella为优势菌。雄虫各阶段均富集Delftia（增强病原抵抗），雌虫菌群随发育阶段和交配状态变化显著，交配后Lactobacillus和Faecalibacterium丰度上升，可能与繁殖相关。

　　

摘要

背景

昆虫肠道细菌群落会动态响应宿主的生理状态并发挥关键作用，然而对于菜粉蝶（Plutella xylostella，一种危害严重的十字花科害虫）的肠道细菌如何在发育阶段、性别和交配状态之间发生变化，目前仍缺乏全面的了解。本研究采用了基于DNA/RNA的16S rRNA测序技术，以高分辨率地观察其肠道微生物群的动态变化，并解析这些变化之间的功能关联。

结果

无论采用哪种测序方法（Proteobacteria和Firmicutes均为优势菌门），菜粉蝶的肠道细菌群落结构都保持稳定。两种方法鉴定出的前50种高丰度细菌属也是一致的。基于RNA的16S rRNA测序结果显示，高丰度细菌的数量变化明显且受生理状态的影响：在卵期，Streptococcus和Enhydrobacter的数量较多；幼虫期的肠道微生物多样性最高（这可能与活跃的摄食活动有关，Ruminococcus和Prevotella可能有助于纤维素的消化；而四龄幼虫中，Massilia和Comamonas可能有助于难消化食物的分解）。蛹期的肠道微生物多样性最低（可能处于一种“重置”状态，此时依赖Enterobacter进行能量代谢）。非摄食期的成虫中，Bifidobacterium和Sphingomonas的数量较多（可能有助于免疫调节）；摄食期的成虫中，Klebsiella的数量增加。性别差异也很明显：雄性在不同发育阶段中Delftia的数量始终较高（可能增强抗病能力），而雌性则表现出阶段性的差异。交配会引发显著的细菌群落变化：交配后的雌性体内Lactobacillus和Faecalibacterium的数量增加，这可能与繁殖有关。

结论

菜粉蝶的肠道细菌形成了一个具有动态适应性的群落，不同菌类能够灵活地适应发育、性别和交配等需求，这对于理解肠道微生物群与其宿主之间的相互作用具有重要意义。? 2025 化学工业学会。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。