两种木食性白蚁肠道内共生细菌多样性的比较研究

论文摘要

木食性白蚁作为自然界木质纤维素的高效降解者,在能源日益缺乏的当今世界受到了科学界的广泛关注。木食性白蚁肠道中栖息着众多的共生微生物,这些微生物与白蚁的共生关系与共生机制长期以来一直是人们非常感兴趣的课题,对其共生关系的研究和探讨对深入了解木食性白蚁降解纤维素的机制,开发与利用有益的微生物资源于新型的生物质能源产业具有积极的意义。本文分别以黑胸散白蚁(Reticulitermes chinensis Snyder)和象白蚁Nasutitermessp.为对象研究了一种低等木食性白蚁和一种高等木食性白蚁肠道内共生细菌的多样性,并对结果进行了比较与分析,为进一步探讨共生细菌在不同类群木食性白蚁肠道中的作用与功能,阐明白蚁降解纤维素的机制奠定了基础。主要研究结果如下：1.以象白蚁Nasutitermes sp全肠DNA为模板,细菌16S rRNA基因的通用引物为引物扩增并构建了象白蚁肠道内共生细菌的16S rRNA基因文库。从随机挑取的419个克隆中得到73个细菌16S rRNA基因。对这些共生细菌16S rDNA的系统发育分析表明,象白蚁肠道内共生细菌主要有螺旋体(65.8%)、嗜纤维杆菌(16.5%)、拟杆菌(4.5%)这几大类,另外还包括一些浮霉菌,厚壁菌以及一些不能确认门类的非培养细菌。2.以黑胸散白蚁全肠DNA为模板,细菌16S rRNA基因的通用引物为引物扩增并构建了黑胸散白蚁肠道内共生细菌的16S rRNA基因文库。从随机挑取的602个克隆中得到150个细菌16S rRNA基因。对这些共生细菌16S rDNA的系统发育分析表明,黑胸散白蚁肠道内共生细菌主要类群有螺旋体(42.3%)、白蚁菌群1(19.3%)、变形菌(10.6%)、厚壁菌(7.1%)和拟杆菌(6.8%),此外,还包括一些浮霉菌和放线细菌。3.对黑胸散白蚁肠道内的好氧及兼性厌氧菌进行了MPN的测定,结果表明该白蚁肠道内好氧与兼性厌氧细菌的数量是9.25×105每条。4.对两个细菌16S rRNA基因文库克隆的Rarefaction分析表明,从两个文库所选的克隆数都能够较好地覆盖细菌的多样性。本研究的结果表明,象白蚁与黑胸散白蚁肠道内共生细菌的多样性与种群结构有明显的差异,推测这种差异与白蚁肠道内鞭毛虫的有无、消化道生理条件以及白蚁的代谢需要等生物学特性相关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 前言
• 1.1 白蚁概述
• 1.2 白蚁的肠道环境
• 1.2.1 理化梯度
• 1.3 白蚁肠道内的共生细菌
• 1.4 研究意义
• 2. 实验材料
• 2.1 白蚁的采集与饲养
• 2.2 培养基
• 2.3 常用溶液及试剂的配制
• 2.4 其他常用的试剂
• 2.5 实验所用仪器设备
• 3. 实验方法
• 3.1 白蚁全肠DNA的提取
• 3.2 白蚁肠道内共生细菌16S rRNA基因的PCR扩增
• 3.2.1 PCR引物和反应体系
• 3.2.2 PCR扩增条件
• 3.3 白蚁肠道内共生细菌16S rRNA文库的构建
• 3.3.1 连接、转化、PCR检测
• 3.3.2 RFLP分析
• 3.3.3 序列分析及系统发育树的构建
• 3.4 黑胸散白蚁肠道内好氧与兼性厌氧菌的MPN测定
• 4. 实验结果
• 4.1 象白蚁Nasutitermes SP.肠道内共生细菌的多样性分析
• 4.1.1 象白蚁Nasutitermes sp.肠道内共生细菌16S rRNA基因的PCR扩增
• 4.1.2 16S rRNA基因的连接、转化和PCR检测
• 4.1.3 RFLP分析
• 4.1.4 Rarefaction分析结果
• 4.1.5 象白蚁Nasutitermes sp.肠道内共生细菌16S rRNA基因的系统发育分析
• 4.1.5.1 螺旋体
• 4.1.5.2 嗜纤维杆菌
• 4.1.5.3 拟杆菌
• 4.1.5.4 其它Phylum
• 4.2 黑胸散白蚁肠道内共生细菌的多样性分析
• 4.2.1 黑胸散白蚁肠道内共生细菌16S rRNA基因的扩增
• 4.2.2 16S rRNA基因的连接、转化和PCR检测
• 4.2.3 RFLP分析
• 4.2.4 Rarefaction分析
• 4.2.5 黑胸散白蚁肠道内共生细菌的系统发育分析
• 4.2.5.1 螺旋体
• 4.2.5.2 白蚁菌群1（TG1）
• 4.2.5.3 变形菌
• 4.2.5.4 厚壁菌
• 4.2.5.5 拟杆菌
• 4.2.5.6 其它Phylum
• 4.3 黑胸散白蚁肠道内好氧菌与兼性厌氧菌的MPN计数
• 5. 讨论
• 参考文献
• 致谢