生物防治线虫Phasmarhabditis hermaphrodita感染灰田蛞蝓过程中的微生物组动态变化与致病机制研究

这篇研究揭示了生物防治线虫Phasmarhabditis hermaphrodita（P. hermaphrodita）与不同细菌（E. coli OP50/EC、Pseudomonas sp./PS、天然菌群/BC）共生时对灰田蛞蝓（Deroceras reticulatum）的致病性差异，并通过16S rRNA测序解析了感染前后线虫微生物组的结构变化。研究发现PS处理组感染效率最高（LT50 5.68天），且Pseudomonas ASV在感染后丰度显著提升4.5倍，表明特定细菌可能通过协同增强线虫毒力或提供营养支持影响生物防治效果。

　　

引言

灰田蛞蝓（Deroceras reticulatum）作为全球性农业害虫，对小麦、玉米等作物造成严重损害。传统化学杀蛞蝓剂存在环境风险，而生物防治线虫Phasmarhabditis hermaphrodita（P. hermaphrodita）因其特异性感染能力成为潜在替代方案。与昆虫病原线虫（EPNs）不同，P. hermaphrodita与细菌的共生关系尚未明确，既有研究对其致病机制存在争议——从依赖特定细菌（如Moraxella osloensis）到非特异性共生体系均有报道。本研究通过比较三种细菌组合（EC、PS、BC）对线虫致病性的影响，并结合微生物组分析，探讨细菌在感染过程中的作用。

材料与方法

实验采用美国俄勒冈州分离的P. hermaphrodita DL309品系，分别与E. coli OP50（EC）、本地Pseudomonas sp.（PS）及天然菌群（BC）共培养。感染试验设置高低剂量（4,000/8,000 nematodes/mL），记录蛞蝓死亡率并计算LT₅₀。通过16S rRNA V3-V4区测序（Illumina MiSeq）分析感染前后线虫微生物组，使用DADA2流程生成ASV（扩增子序列变体），并基于Chao1、Shannon指数等评估α多样性，Bray-Curtis/UniFrac距离分析β多样性。

结果

致病性差异：PS高剂量组蛞蝓死亡最快（LT₅₀ 5.68天），显著快于EC高剂量组（7.74天）和BC高剂量组（5.92天），表明Pseudomonas可能增强线虫毒力。

微生物组动态：

1. 1.

   α多样性：所有处理组感染后物种丰富度（Chao1）显著增加，其中BC组低丰度菌群扩增最明显（82→600 ASVs），而PS组Pseudomonas ASV占比从13.23%升至59.58%。

2. 2.

   β多样性：加权UniFrac显示不同细菌处理组群落结构差异显著（p=0.001），但感染前后变化主要由稀有类群驱动（未加权UniFrac显著，p=0.001）。

3. 3.

   关键菌群：4个Pseudomonas ASV在PS组感染后丰度提升30.5%~7.5%，但在BC组未表现相同趋势，暗示菌群互作可能抑制其功能。

讨论

研究首次揭示P. hermaphrodita的致病效率与起始菌群密切相关：

• •

  协同致病假说：Pseudomonas可能通过分泌毒素或提供营养间接增强线虫毒力，但其作用受菌群背景调控（如BC组中竞争抑制）。

• •

  生态位重构：感染后微生物组向高多样性演变，但核心菌群（如Pseudochrobactrum、Flavobacterium）保持稳定，符合“稀有生物圈”理论。

• •

  应用启示：筛选特定细菌组合（如PS+BC核心菌）或可优化生物防治制剂，但需评估对非目标物种（如太平洋西北特有蜗牛Monadenia fidelis）的风险。

结论

本研究阐明P. hermaphrodita的微生物组在感染过程中发生动态重组，且Pseudomonas等特定菌属可能通过种间互作调控线虫致病性。未来研究需解析细菌功能基因表达与线虫毒力的分子关联，为开发高效、安全的蛞蝓生物防治策略提供依据。