蜘蛛体内Wolbachia、Cardinium和Spiroplasma三种共生菌的分子检测及其系统发育分析

蜘蛛体内Wolbachia、Cardinium和Spiroplasma三种共生菌的分子检测及其系统发育分析

论文摘要

共生菌已被逐渐认为是节肢动物生物学的一个重要组成部分。最近20年,人们开始越来越多的关注共生菌对节肢动物生殖机制的调控研究,这种兴趣主要来源于人们对Wolbachia的研究。Wolbachia对宿主有多种控制机制:细胞质不亲和、雌性化、诱导孤雌生殖和杀雄作用。这些作用机制对被感染寄主的生态学和进化学都有非常重要的意义,例如潜在的诱导生殖隔离、诱导性别发生改变或改变寄主的生殖生态学。目前,人们对Wolbachia已开展了很多的研究,但对其他共生菌的研究还知之甚少。因此,本实验对Wolbachia以外的两种共生菌Cardinium和Spiroplasma在蜘蛛中的感染情况进行了普查,并进一步对共生菌和寄主之间的相互关系进行了研究。本研究从湖北省、海南省、云南省、山西省、山东省和安徽省等地共采集了1000多头蜘蛛样本,它们分属16个科、36个种。采用特定引物,利用PCR检测方法对采集到的蜘蛛样本中的内共生菌Wolbachia、Cardinium和Spiroplasma进行了检测。每种蜘蛛随机挑选10-30头测定共生菌的感染率。结果表明,中华面蛛Prosoponoides sinensis、草间钻头蛛Hylyphantes graminicola、爪哇猫蛛Oxyopesjavanus-.白斑隐石蛛Nurscia albofasciata、卡氏毛园蛛Eriovixia cavaleriei、棒络新妇Nephila clavata、八斑鞘腹蛛Coleosoma octomaculatum and斜纹猫蛛Oxyopes sertatus8种蜘蛛感染了Wolbachia:棒络新妇Nephila clavata、草间钻头蛛Hylyphantes graminicola、八斑鞘腹蛛Coleosoma octomaculatum、白斑隐石蛛Nurscia albofasciata、斑管巢蛛Clubiona deletrix5中蜘蛛感染Cardinium;三突花蛛Ebrechtella tricuspidatus、角类肥蛛Larinioides cornuta、卡氏毛园蛛Eriovixia cavaleriei、刺跗逍遥蛛Philodromus spinitarsis、悦目金蛛Argiope amoena、棒络新妇Nephila clavata、日本盖蛛Neriene japonica共7种蜘蛛感染了螺原困Spiroplasma。共有15种蜘蛛感染了一种或者多种共生菌,占所有检测蜘蛛种类的41.4%。而且存在多重感染的情况,共有五种蜘蛛(白斑隐石蛛、卡氏毛园蛛、棒络新妇、八斑鞘腹蛛和草间钻头蛛)感染了两种或者两种以上的共生菌,说明共生菌在蜘蛛种群中的感染是非常普遍的。利用已获得的wsp和16S rDNA基因序列和Genbank上已发表的的Wolbachia、 Cardinium和Spiroplasm基因序列构建MP树,结果表明,8种蜘蛛感染的Wolbachia分属A、B两个大组。其中卡氏毛园蛛、棒络新妇、爪哇猫蛛和白斑隐石蛛属于A大组,八斑鞘腹蛛、棒络新妇、斜纹猫蛛、中华面蛛和草间钻头蛛属于B大组,未发现所测蜘蛛的Wolbachia属于线虫所在的C组和D组。在构建Cardinium和Spiroplasma的16SrDNA MP树时,我们从Genbank下载了感染了Cardinium和Spiroplasma膜翅目、半翅目和螨亚纲的序列与感染了该种菌的已报道的蜘蛛序列为代表建树,发现我国蜘蛛感染的Cardinium与国外报道的属于感染蜘蛛目的内共生菌的序列形成了一个单独的分支,说明这些共生菌之间的亲缘关系非常近。同时我国蜘蛛感染的Spiroplasma与国外报道的属于感染蜘蛛目的内共生菌也聚在一起,但是我国蜘蛛感染的Spiroplasma的亲缘关系更近,相似度更高。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 内共生菌的类型
  • 1.1.1 初生内共生菌的的概况
  • 1.1.2 次生内共生菌的的概况
  • 1.2 内共生菌传播方式
  • 1.3 内共生菌的研究方法
  • 1.4 几种内共生菌对宿主生殖的调控机制
  • 1.4.1 细胞质不亲和现象(Cytoplasmic Incompatibility)
  • 1.4.2 诱导孤雌生殖(Parthenogenesis)
  • 1.4.3 雌性化(Femilisation)
  • 1.4.4 杀雄作用(Male-killing)
  • 1.5 Wolbachia、Cardinium和Spiroplasma的介绍
  • 1.5.1 Wolbachia
  • 1.5.2 Cardinium
  • 1.5.3 Spiroplasma
  • 1.6 本课题选题背景与研究意义
  • 1.6.1 选题背景
  • 1.6.2 研究的意义
  • 第二章 实验材料和方法
  • 2.1 供试蜘蛛
  • 2.2 主要试剂
  • 2.3 本实验所用的溶液及配方
  • 2.4 实验所使用的主要仪器
  • 2.5 蜘蛛总DNA提取(STE法)
  • 2.6 PCR扩增体系和条件
  • 2.7 扩增产物的电泳检测
  • 2.8 PCR产物的回收与纯化
  • 2.9 质粒载体的连接反应、转化
  • 2.10 阳性克隆检测
  • 2.11 快速转化及测序
  • 2.12 数据处理
  • 第三章 结果和分析
  • 3.1 三种共生菌在蜘蛛体内的感染情况
  • 3.1.1 蜘蛛体内Wolbachia的感染情况
  • 3.1.2 蜘蛛体内Cardinium的感染情况
  • 3.1.3 蜘蛛体内Spiroplasma的感染情况
  • 3.1.4 蜘蛛体内感染多种共生菌的检测
  • 3.2 蜘蛛体内三种共生菌目的基因序列比较分析
  • 第四章 结论和讨论
  • 4.1 三种共生菌在蜘蛛体内的分子检测
  • 4.2 蜘蛛体内的共生菌的多重感染现象
  • 4.3 感染率偏低原因分析
  • 4.4 蜘蛛体内三种共生菌的系统发育分析
  • 4.5 共生菌感染和性选择特征的进化:蜘蛛是理想的模式生物
  • 4.6 共生菌与人类疾病
  • 4.7 共生菌感染有可能给生物防治带来风险
  • 4.8 尚存在的问题、下一步工作计划与建议
  • 参考文献
  • 附录:硕士研究生期间发表的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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