實(shí)蠅腸桿菌科共生菌的研究進(jìn)展

姚明燕， 季清娥, 陳家驊福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，福建 福州 350002

實(shí)蠅腸桿菌科共生菌的研究進(jìn)展

姚明燕， 季清娥*, 陳家驊
福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，福建 福州 350002

實(shí)蠅與體內(nèi)微生物的共生關(guān)系是目前較受關(guān)注的研究課題。其中,腸桿菌科細(xì)菌是這些內(nèi)共生微生物中的重要一類，廣泛存在于實(shí)蠅腸道和生殖系統(tǒng)中。研究證明,共生腸桿菌科細(xì)菌在參與實(shí)蠅的碳氮循環(huán)、營(yíng)養(yǎng)代謝、生殖免疫及生物防治等方面都發(fā)揮著極大的作用。近年來，人們利用分子生物學(xué)技術(shù)已鑒定出部分實(shí)蠅內(nèi)共生腸桿菌科細(xì)菌的類群，發(fā)現(xiàn)許多優(yōu)勢(shì)的益生腸桿菌種和代謝產(chǎn)物，它們能增強(qiáng)實(shí)蠅的健康，提高昆蟲不育技術(shù)的應(yīng)用高效性。本文對(duì)實(shí)蠅共生腸桿菌科細(xì)菌的種類、分布和作用，以及它們?cè)诓挥ハx技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述，這不僅有助于人們更深入地了解宿主與共生菌群落間的互作關(guān)系，而且對(duì)人類開發(fā)新型實(shí)蠅防治餌劑以及將此類共生益生菌應(yīng)用于實(shí)蠅不育技術(shù)有重要意義。

腸桿菌科； 實(shí)蠅； 共生系統(tǒng)； 功能； 不育昆蟲技術(shù)

腸桿菌科Enterobacteriaceae細(xì)菌是一群革蘭氏陰性、具有高G+C含量(39%～59%)的細(xì)菌,分布廣，寄生于人、動(dòng)物和植物，甚至在土壤或水中也能存活。腸桿菌科細(xì)菌在自然界中易于培養(yǎng)，繁殖快(20～30 min一代)，大部分能在無機(jī)氮培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。植食性實(shí)蠅類昆蟲(雙翅目:實(shí)蠅科)是重要的農(nóng)業(yè)害蟲，危害作物種類多，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和果蔬貿(mào)易,已被列為國(guó)家重要的經(jīng)濟(jì)類檢疫性有害生物(柳麗君等，2011)。腸桿菌科細(xì)菌作為益生菌寄居在實(shí)蠅腸道內(nèi)，能提高宿主對(duì)貧瘠食物的攝取，幫助消化食物成分，增強(qiáng)實(shí)蠅的健康體質(zhì)，并能調(diào)控交配和生殖系統(tǒng)(柳麗君等，2011； 相輝和黃勇平，2008; 周洪英等，2015)。在實(shí)蠅的腸道中寄居著多樣性豐富的共生菌，其中,腸桿菌科細(xì)菌不但種類多，而且菌種的相對(duì)豐度高，是實(shí)蠅腸道中最重要的菌群(駱米娟等，2016； 柳麗君等，2011； 王洪秀等，2015； 張某等，2016； Aharonetal.,2013)。近年來，對(duì)實(shí)蠅共生腸桿菌科細(xì)菌的研究進(jìn)展快，對(duì)其功能性的研究熱度更是不斷增加(王洪秀，2011； 王莉莉，2011； Augustinosetal.,2015； Beharetal.,2005； Hamdenetal.,2013; Kikuchietal.,2011)。本文綜述近年來有關(guān)實(shí)蠅體內(nèi)的腸桿菌科細(xì)菌的研究，闡述了腸桿菌科細(xì)菌與實(shí)蠅間的互作以及在不育技術(shù)中的應(yīng)用，以期為今后開發(fā)新型實(shí)蠅防治餌劑及研究實(shí)蠅不育技術(shù)提供參考。

1 實(shí)蠅共生腸桿菌科細(xì)菌的分布

腸桿菌科是實(shí)蠅類害蟲體內(nèi)最重要的優(yōu)勢(shì)菌群，人們從各類實(shí)蠅的腸道或生殖系統(tǒng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大量的腸桿菌(表1)。Aharonetal. (2013)應(yīng)用454焦凝酸測(cè)序技術(shù)對(duì)地中海實(shí)蠅Ceratitiscapitata(Wiedemann)的卵、幼蟲、蛹、1日齡實(shí)驗(yàn)室成蟲、未知齡段的野生成蟲以及30日齡實(shí)驗(yàn)室成蟲的整個(gè)體軀或腸道組織進(jìn)行測(cè)序后，發(fā)現(xiàn)腸桿菌科細(xì)菌是各個(gè)樣品蟲源中豐度最高、多樣性最豐富的菌群，其中，腸桿菌屬Enterobacter、克雷伯氏菌屬Klebsiella、果膠桿菌屬Pectobacterium是最優(yōu)勢(shì)的代表菌屬。Wangetal. (2014)用16S rRNA基因的PCR-DGGE分析技術(shù)在3種橘小實(shí)蠅腸道中測(cè)得腸桿菌屬、克雷伯氏菌屬、檸檬酸桿菌屬Citobacter、腸球菌屬Enterococcus是可培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)屬種類。其他幾種實(shí)蠅消化道中腸桿菌科中的Klebisiella和Enterobacter也是優(yōu)勢(shì)菌群(Beharetal.,2008a； Boye & Hansen,2003； Drew & Lloyd,1991)。駱米娟等(2016)采用傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)和16S rDNA(V6-V8)分子測(cè)序技術(shù)相結(jié)合的方法從南亞實(shí)蠅Bactroceratau(Walker)雌雄成蟲腸道中分離到腸桿菌科細(xì)菌群。研究顯示，實(shí)蠅腸道微生物群落多樣性及結(jié)構(gòu)的改變受到多種因素的影響，如環(huán)境和食物條件的差異(王洪秀等，2015)、實(shí)蠅個(gè)體發(fā)育階段的不同(Aharonetal.,2013)、實(shí)蠅所處的地理?xiàng)l件和季節(jié)氣候也會(huì)引起腸道微生物的變化(Beharetal.,2013)，甚至實(shí)蠅的某些分子機(jī)制，如抗菌肽和活性氧這種天然免疫系統(tǒng)的存在都能直接或間接地調(diào)控腸道微生物群落，使菌種數(shù)量增加、減少或保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平，以滿足宿主機(jī)體的健康需求(Douglas,2014)。盡管實(shí)蠅腸道微生物受到外在或內(nèi)在因素的影響，其多樣性也發(fā)生變化，但是腸桿菌科細(xì)菌仍然是其腸道中最穩(wěn)定的菌群，即使是昆蟲不育技術(shù)(sterile insect technique, SIT)中使用的輻照條件也不會(huì)破壞腸桿菌科細(xì)菌寄居的優(yōu)勢(shì)地位，其中的聚團(tuán)腸桿菌Enterobacter(Pantoea)agglomerans和肺炎克雷伯氏菌Klebsiellapneumoniae能在地中海實(shí)蠅的整個(gè)生活史中垂直傳遞2代(Lauzonetal.,2009)。

2 實(shí)蠅共生腸桿菌科細(xì)菌的作用

2.1 參與代謝，提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

氮素大量存在于自然界，在動(dòng)物體內(nèi)的含量有限卻又必不可少。共生腸桿菌科細(xì)菌補(bǔ)足宿主不能從瓜果、蔬菜等農(nóng)作物中攝取必要氨基酸和礦物質(zhì)。這些共生菌可能扮演著氮源、氨基酸以及維生素的角色。肺炎克雷伯氏菌、弗氏檸檬酸桿菌Citrobacterfreundii、胡蘿卜果膠桿菌Pectobacteriumcarotovora和杓蘭果膠桿菌Pectobacteriumcypripedii經(jīng)過微生物的可培養(yǎng)和不可培養(yǎng)技術(shù)，從野生的地中海實(shí)蠅腸道中分離并成為相對(duì)豐度最高的潛在固氮微生物菌種，能夠在活體實(shí)蠅體內(nèi)表達(dá)雙氮還原酶基因，并參與宿主固氮，增加氮元素含量(Beharetal.,2005)，參與碳、氮代謝，影響宿主健康(Beharetal.,2008a)。共生腸桿菌科細(xì)菌——?dú)W文氏菌CandidatusErwiniadacicola在油橄欖實(shí)蠅B.oleae腸道內(nèi)處于優(yōu)勢(shì)地位，能夠?qū)⒎潜匾被嵬ㄟ^相關(guān)的代謝機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)樗拗魉璧陌被峄虻鞍祝瑥亩岣叽葡x產(chǎn)卵量(Ben-Yosefetal.,2010,2014)。歐文氏菌在油橄欖實(shí)蠅幼蟲腸道中不僅作為營(yíng)養(yǎng)資源寄居，而且能參與寄主水果油橄欖的二次代謝，與未成熟油橄欖中的橄欖苦苷(oleuropein)(一種存在寄主果實(shí)中，能削弱入侵實(shí)蠅體內(nèi)主要氨基酸——賴氨酸的含量，此外可能作為不活躍的酶降低實(shí)蠅對(duì)飲食中蛋白的消化能力)發(fā)生中和作用，使油橄欖幼蟲克服寄主水果的化學(xué)阻力，更易寄生在未成熟的油橄欖果實(shí)中，完成正常的生長(zhǎng)發(fā)育(Ben-Yosefetal.,2015)。還有研究表明,從蘋果繞實(shí)蠅Rhagoletispomonella(Walsh)腸道內(nèi)分離出來的聚團(tuán)腸桿菌，能將寄主植物含有的致死有毒物質(zhì)根皮苷降解，使蘋果繞實(shí)蠅更易安全地寄生(Robacker & Lauzon,2002)。

2.2 具有潛在的引誘活性

共生腸桿菌科細(xì)菌能產(chǎn)生一些特殊的具有引誘活性的化學(xué)物質(zhì)，將其作為引誘劑可完善甲基丁香酚、誘捕器和蛋白餌劑作用于實(shí)蠅的局限。研究表明，從蘋果繞實(shí)蠅(apple maggot fly,AMF)的腸道中分離出來的聚團(tuán)腸桿菌能產(chǎn)生更多的吲哚、3-甲基丁醇、2,5-二甲基吡嗪，從墨西哥實(shí)蠅(Mexican fruit fly,MFF)分離的菌株能產(chǎn)生3-羥基丁酮，但只有吲哚對(duì)實(shí)蠅成蟲產(chǎn)生引誘活性，其他的化學(xué)物質(zhì)則抑制吲哚的引誘活性(Robackeretal.,2004)。Shietal. (2012)利用從雌性橘小實(shí)蠅生殖系統(tǒng)中分離鑒定出對(duì)雌成蟲具有引誘活性的幾種腸桿菌科細(xì)菌：產(chǎn)酸克雷伯氏菌Klebsiellaoxytoca、肺炎克雷伯氏菌和土生拉烏爾菌Raoultellaterrigena。野外大籠實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)酸克雷伯氏菌能引誘最多的雌成蟲。Wangetal. (2014)從3種不同途徑采集的橘小實(shí)蠅腸道中分離出具有引誘活性的腸桿菌科細(xì)菌，其中,加入陰溝腸桿菌Enterobactercloacae和弗氏檸檬酸桿菌Citrobacterfreundii的LB液體培養(yǎng)基比不加菌的LB液體培養(yǎng)基能引誘更多的橘小實(shí)蠅成蟲，且經(jīng)過高壓滅菌的這2種菌株的菌懸液也比無菌對(duì)照引誘力強(qiáng)。Robackeretal.(2009)指出，氨類化學(xué)成分的存在可能是造成菌揮發(fā)產(chǎn)物具有強(qiáng)引誘力的原因。桃實(shí)蠅B.zonata的腸道中也能分離出具有引誘活性的陰溝腸桿菌和肺炎克雷伯氏菌(Reddyetal.,2014)。

2.3 協(xié)助宿主防御有害微生物

地中海實(shí)蠅腸道中不僅寄居著大量且優(yōu)勢(shì)的腸桿菌科細(xì)菌，而且存在著常見而穩(wěn)定的假單胞菌屬Pseudomonas，采用新型的自殺式聚合酶限制PCR(SuPER-PCR)技術(shù)能檢測(cè)到致病菌綠膿假單胞菌Pseudomonasaeruginosa的存在。當(dāng)實(shí)蠅食用、接種含有大量P.aeruginosa的飼料時(shí)，其壽命明顯縮短。但是當(dāng)在飼料中加入杓蘭果膠桿菌、弗氏檸檬酸桿菌、腸桿菌屬、產(chǎn)酸克雷伯氏菌、成團(tuán)泛菌屬Pantoea任一種腸桿菌科細(xì)菌時(shí)，其壽命明顯延長(zhǎng)。這說明腸桿菌科細(xì)菌的存在能夠抑制病原菌的生長(zhǎng)發(fā)育，避免它們威脅宿主的健康(Beharetal.,2008b)。

3 實(shí)蠅內(nèi)共生腸桿菌科細(xì)菌與昆蟲不育技術(shù)的聯(lián)系

3.1 實(shí)蠅防治技術(shù)

傳統(tǒng)防治實(shí)蠅的方法包括化學(xué)農(nóng)藥、害蟲的綜合治理和生物防治。其中,化學(xué)農(nóng)藥防治產(chǎn)生的3R問題給生態(tài)環(huán)境、天敵及人類健康帶來嚴(yán)重的威脅，為減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的消極影響，開發(fā)新型害蟲防治技術(shù)已迫在眉睫。昆蟲不育技術(shù)(sterile insect technique, SIT)通過基因消除——RIDL(向田間釋放攜帶有顯性致死基因昆蟲)、生殖干擾和RNA干擾等不育技術(shù)手段，抑制害蟲蟲口的擴(kuò)增或害蟲種群更替(Lsftwichetal.,2015)，因其對(duì)生態(tài)安全和環(huán)境友好，SIT越來越受到國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)部門和研究學(xué)者的重視，已成為防治實(shí)蠅的熱點(diǎn)。

3.2 SIT對(duì)實(shí)蠅腸道共生腸桿菌科細(xì)菌的影響

大量飼養(yǎng)高質(zhì)量的不育雄蟲是保證SIT高效性的基礎(chǔ)(Dycketal.,2005)。但有研究表明,實(shí)驗(yàn)室大量飼養(yǎng)的不育雄蟲在存活率、體質(zhì)健康和競(jìng)爭(zhēng)交配力方面都不及野生雄蟲，從而造成SIT應(yīng)用的缺陷和低效性，這可能與實(shí)蠅人工飼料、實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)條件、SIT的輻照過程、運(yùn)輸和釋放過程有關(guān)(Beharetal.,2008a; Ben-Yosefetal.,2010)。另外，SIT的輻照不育過程能破壞靶標(biāo)地中海實(shí)蠅和墨西哥按實(shí)蠅的中腸組織、腸道微生物以及中腸蛋白酶等營(yíng)養(yǎng)成分(Lauzon & Potter,2012)，降低地中海實(shí)蠅腸道中優(yōu)勢(shì)腸桿菌屬和克雷伯氏菌屬的相對(duì)豐度，增加致病菌屬的相對(duì)豐度，如綠膿假單胞菌(Beharetal.,2008b; Ben-Amietal.,2010)，這種不平衡可能會(huì)削弱不育雄蟲在田間的競(jìng)爭(zhēng)交配力。

3.3 實(shí)蠅腸道共生腸桿菌科益生菌能提高SIT的高效性

實(shí)蠅腸道中益生菌能增強(qiáng)宿主健康和交配能力，聚團(tuán)腸桿菌、成團(tuán)泛菌Pantoeaagglomerans和肺炎克雷伯氏菌，能提高地中海實(shí)蠅的性表現(xiàn)力(Lauzon & Potter,2012)，而食用接種有產(chǎn)酸克雷伯氏菌飼料的地中海實(shí)蠅，不但性表現(xiàn)力提高，而且當(dāng)寄主處于饑餓壓力下時(shí)，其壽命也明顯延長(zhǎng)(Gavrieletal.,2011)。更多關(guān)于腸桿菌科細(xì)菌應(yīng)用于SIT實(shí)蠅的案例見表2。

大部分腸桿菌科細(xì)菌既是實(shí)蠅腸道中的優(yōu)勢(shì)菌也是益生菌，其中，腸桿菌屬和克雷伯氏菌屬的開發(fā)應(yīng)用研究最多，但在油橄欖實(shí)蠅的益生菌飼料的開發(fā)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中，在不加入酵母的人工飼料里接種假單胞菌科細(xì)菌——惡臭假單胞菌Pseudomonasputida，能顯著提高實(shí)驗(yàn)室喂養(yǎng)的油橄欖實(shí)蠅雌蟲的產(chǎn)卵率。此研究表明，除歐文氏菌屬、腸桿菌屬能作為增強(qiáng)SIT油橄欖實(shí)蠅的益生菌資源，惡臭假單胞菌也可被定義為益生菌中的一員(Estesetal.,2012； Sacchettietal.,2014)。

實(shí)蠅內(nèi)生腸桿菌科細(xì)菌作為益生菌影響SIT實(shí)蠅的體質(zhì)健康或生殖表現(xiàn)力時(shí)，實(shí)蠅種類、實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)的條件以及人工飼料的選擇都會(huì)影響益生菌的應(yīng)用效果。將產(chǎn)酸克雷伯氏菌作為益生菌被接種富含蛋白的人工飼料中，用這種飼料喂養(yǎng)南亞實(shí)蠅B.Tau，南亞實(shí)蠅雌蟲的產(chǎn)卵率提高不明顯(Khanetal.,2014)。而在昆士蘭實(shí)蠅B.tryoni的成蟲飼料中接種產(chǎn)酸克雷伯氏菌和肺炎克雷伯氏菌，實(shí)蠅產(chǎn)生成熟的卵母細(xì)胞和卵粒的數(shù)量與不加入益生菌的對(duì)照飼料比較，測(cè)定的指標(biāo)數(shù)量并未增加(Meatsetal.,2009)。

表1 實(shí)蠅生殖系統(tǒng)及腸道內(nèi)已鑒定的共生腸桿菌科細(xì)菌Table 1 The identified symbiotic enterobacteriaceae in the reproductive system and gut of fruit flies

表2 腸桿菌科細(xì)菌應(yīng)用于增強(qiáng)SIT實(shí)蠅的健康或性表現(xiàn)力Table 2 Enterobacteriaceae applied for enhancing fitness or sexual performance of fruit flies mass-reared for use in sterile insect releases

3.4 實(shí)蠅內(nèi)共生的腸桿菌科細(xì)菌與沃爾巴克氏菌體Wolbachiapipentis在SIT中的不同應(yīng)用形式

實(shí)蠅科害蟲體內(nèi)寄居著廣泛而大量的共生腸桿菌科細(xì)菌，與沃爾巴克氏菌體相比，它們?cè)趯?shí)蠅種類的分布范圍、相對(duì)豐度的高低以及體外分離培養(yǎng)的難易程度方面都占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。腸桿菌科細(xì)菌在寄主的營(yíng)養(yǎng)消化、生長(zhǎng)發(fā)育、生殖代謝方面發(fā)揮著積極的作用，通過調(diào)控它們?cè)赟IT實(shí)蠅體內(nèi)相對(duì)豐度的不平衡，可以增強(qiáng)宿主的體質(zhì)健康，提高性表現(xiàn)力。而沃爾巴克氏菌體屬于α-變形菌綱，既是兼性好氧型，也是一種母系遺傳的細(xì)胞內(nèi)共生細(xì)菌。相關(guān)研究指出，沃爾巴克氏菌體并不是在所有實(shí)蠅科物種體內(nèi)都存在，而是以較低的盛行率存在于熱帶和溫帶地區(qū)的實(shí)蠅科物種體內(nèi)(Martinezetal.,2012; Raphaeletetal.,2014)。澳大利亞實(shí)蠅科體內(nèi)沃爾巴克氏菌體的水平傳遞機(jī)制受到本地實(shí)蠅物種的差異、實(shí)蠅與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用、實(shí)蠅共享的寄主植物和寄生蜂種類等因素影響(Morrowetal.,2014)。沃爾巴克氏菌體一般通過誘導(dǎo)宿主細(xì)胞質(zhì)不親和(cytoplasmic incompatibility， CI)調(diào)控寄主的生殖活動(dòng)，當(dāng)感染了沃爾巴克氏菌體的櫻桃繞實(shí)蠅RhagoletiscerasiL.雄蟲與未被感染的雌蟲或被非同種沃爾巴克氏菌體感染的雌蟲交配時(shí)，會(huì)發(fā)生細(xì)胞質(zhì)不親和現(xiàn)象，這種現(xiàn)象會(huì)致死雜交產(chǎn)生的胚胎，導(dǎo)致不育(Riegler & Stauffer,2002)。利用從櫻桃繞實(shí)蠅體內(nèi)分離出的沃爾巴克氏菌體感染地中海實(shí)蠅，并建立感染沃爾巴克氏菌體品系，該菌體能誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生細(xì)胞質(zhì)不親和現(xiàn)象。釋放這些浸染W(wǎng)olbachia的蟲源，與實(shí)驗(yàn)室飼喂的正常蟲源交配，能完全成功地抑制其種群的發(fā)展(Zabalouetal.,2004)。SIT的輻照過程對(duì)靶標(biāo)實(shí)蠅體內(nèi)共生的微生物造成不同程度的傷害，大部分腸桿菌科作為益生菌被SIT實(shí)蠅食用后，可以通過補(bǔ)足宿主體內(nèi)腸桿菌群的相對(duì)豐度，打破它們寄居的不平衡性，積極調(diào)控寄主的健康和在田間性交配的表現(xiàn)力，從而提高SIT的高效性。而沃爾巴克氏菌體可以通過顯微注射技術(shù)注入到SIT靶標(biāo)實(shí)蠅體內(nèi)，誘導(dǎo)寄主不育，調(diào)控宿主的生殖，最后釋放感染了沃爾巴克氏菌體的實(shí)驗(yàn)種群到田間，從而抑制目標(biāo)種群發(fā)展。沃爾巴克氏菌體與腸桿菌科細(xì)菌都為SIT實(shí)蠅防治技術(shù)做出貢獻(xiàn)，其防治機(jī)制各有千秋，但都達(dá)到綠色、環(huán)保和生態(tài)防治害蟲實(shí)蠅的目的。

4 小結(jié)與展望

腸桿菌科細(xì)菌廣泛分布在不同的實(shí)蠅種群體內(nèi)，是實(shí)蠅體內(nèi)共生微生物種群中相對(duì)豐度最高、物種多樣性最多的菌群。無論是從實(shí)蠅腸道還是生殖系統(tǒng)內(nèi)分離出來的腸桿菌科細(xì)菌，其物種組成沒有明顯差異。腸桿菌科細(xì)菌在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中不斷完善與宿主的共生互作關(guān)系，近年來對(duì)此類共生菌的開發(fā)應(yīng)用更是受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。

腸桿菌科細(xì)菌在寄主的營(yíng)養(yǎng)、生殖、代謝、免疫以及抵抗外來病原菌入侵方面都發(fā)揮了重要的作用，特別是益生菌被開發(fā)應(yīng)用于實(shí)蠅的生物防治，完善并提高了SIT的高效和經(jīng)濟(jì)性。

雖然實(shí)蠅內(nèi)共生腸桿菌科細(xì)菌在現(xiàn)階段的研究已擴(kuò)展到具體菌種的功能性驗(yàn)證方面，但還有幾方面問題將成為此類共生菌科的研究熱點(diǎn)。實(shí)蠅內(nèi)生腸桿菌科細(xì)菌是否還有其他益生菌菌種可開發(fā)用于提高SIT？不同的實(shí)蠅種類、生長(zhǎng)環(huán)境、飼喂條件以及寄主植物如何影響腸桿菌科益生菌的選擇？腸桿菌科細(xì)菌和沃爾巴克氏菌體能否同時(shí)作用于SIT靶標(biāo)實(shí)蠅以提高防治效率，其作用機(jī)制又是什么？腸桿菌科細(xì)菌對(duì)實(shí)蠅種群遺傳的影響及機(jī)制又是什么？腸桿菌科特定益生菌菌種的基因改造，以及將改造的基因?qū)胨拗黧w內(nèi)，其與宿主的互作及生物學(xué)或生態(tài)學(xué)方面的表現(xiàn)有待進(jìn)一步深入的研究。

戴陽(yáng), 李志紅, 柳麗君, 吳佳教, 鄧裕亮， 2012. 16S rDNA文庫(kù)法分析番石榴果實(shí)蠅共生菌組成. 植物保護(hù), 38(2): 60-65.

柳麗君， 李志紅， 戴陽(yáng)， 2011. 實(shí)蠅共生菌研究進(jìn)展. 生物安全學(xué)報(bào)， 20(2)： 91-99.

駱米娟， 張賀賀， 陳家驊， 杜迎剛， 何龍艷， 季清娥， 2016. 南亞實(shí)蠅成蟲腸道細(xì)菌的分離與鑒定. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 45(1): 8-13.

相輝， 黃勇平， 2008. 腸道微生物與昆蟲的共生關(guān)系. 昆蟲知識(shí)， 45(5)： 687-693.

張某， 楊璞， 朱家穎， 袁遠(yuǎn)， 桂富榮， 高熹， 吳國(guó)星， 2016. 基于16S rDNA基因序列的澤蘭實(shí)蠅幼蟲腸道細(xì)菌多樣性分析. 昆蟲學(xué)報(bào), 59(2): 200-208.

王洪秀， 2011. 橘小實(shí)蠅(Bactroceradorsalis)成蟲腸道細(xì)菌分子多態(tài)性分析及其功能研究. 博士學(xué)位論文. 武漢： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué).

王洪秀， 靳亮， 陳慶隆， 魏云輝， 馬吉平， 姚健， 陳柳萌， 鐘國(guó)祥， 2015. 橘小實(shí)蠅成蟲腸道可培養(yǎng)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析. 微生物學(xué)通報(bào), 42(12): 2351-2365.

王莉莉， 2011. 橘小實(shí)蠅生殖系統(tǒng)細(xì)菌分子多態(tài)性及引誘性研究. 碩士學(xué)位論文. 武漢： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué).

周洪英， 孫波， 吳洪麗， 胡興明， 郝瑜， 葉建美， 2015. 昆蟲腸道微生物功能及家蠶腸道微生物研究進(jìn)展. 北方蠶業(yè)， 36(4)： 1-4.

AHARON Y, PASTERNARK Z, BEN Y M, BEHAR A, LAUZON C, YUVAL N， JURKEVITCH E, 2013. Phylogenetic, metabolic, and taxonomic diversities shape Mediterranean fruit fly microbiotas during ontogeny.AppliedandEnvironmentalMicrobiology, 79(1): 303-313.

AUGUSTIONS A A, KYRITSIS G A, PAPADOPOULOS N T, ABD-ALLA A M M, CCERES C， BOURTZIS K, 2015.Exploitation of the medfly gut microbiota for the enhancement of sterile insect technique: Use ofEnterobactersp. in larval diet-based probiotic applications.PLoSONE, 10(9): e0136459.

BEHAR A, JURKEVITCH E， YUVAL B, 2008a. Bringing back the fruit into fruit fly-bacteria interactions.MolecularEcology, 17(5): 1375-1386.

BEHAR A, YUVAL B， JURKEVITCH E, 2013. Community structure of the mediterranean fruit fly microbiota: seasonal and spatial sources of variation.IsraelJournalofEcology&Evolution, 54(2): 181-191.BEHAR A, YUVAL B， JURKEVITCH E， 2005. Enterobacteria-mediated nitrogen fixation in natural populations of the fruit flyCeratitiscapitata.MolecularEcology, 14(9): 2637-2643.

BEHAR A, YUVAL B， JURKEVITCH E, 2008b. Gut bacterial communities in the Mediterranean fruit fly (Ceratitiscapitata) and their impact on host longevity.JournalofInsectPhysiology, 54(9): 1377-1383．

BEN-AMI E， YUVAL B， JURKEVITCH E, 2010. Manipulation of the microbiota of mass-reared Mediterranean fruit fliesCeratitiscapitata(Diptera: Tephritidae) improves sterile male sexual performance.ISMEJournal， 4(1): 28-37.

BEN-YOESF M, AHARON Y, JURKEVITCH E， YUVAL B, 2010. Give us the tools and we will do the job: symbiotic bacteria affect olive fly fitness in a diet-dependent fashion.ProceedingsoftheRoyalSocietyB:BiologicalSciences, 277: 1545-1552.

BEN-YOESF M, PASTERNAK Z, JURKEVITCH E， YUVAL B, 2014. Symbiotic bacteria enable olive flies (Bactroceraoleae) to exploit intractable sources of nitrogen.JournalofEvolutionaryBiology, 27(12): 2695-2705.

BEN-YOESF M, PASTERNAK Z, JURKEVITCH E， YUVAL B, 2015. Symbiotic bacteria enable olive fly larvae to overcome host defences.RoyalSocietyOpenScience, 2: 150170. http:∥dx.doi.org/10.1098/rsos.150170.

BOYE K， HANSEN D S, 2003. Sequencing of 16S rDNA ofKlebsiella: taxonomic relations within the genus and to other Enterobacteriaceae.InternationalJournalofMedicalMicrobiology, 292(7/8): 495-503.

CAPUZZO C， 2005. "CandidatusErwiniadacicola", a coevolved symbiotic bacterium of the olive flyBactroceraoleae(Gmelin).InternationalJournalofSystematicandEvolutionaryMicrobiology, 55(4): 1641-1647.DOUGLAS A E， 2014. The molecular basis of bacterial-insect symbiosis.JournalofMolecularBiology, 426(23): 3830-3837.

DREW R A I， LLOYD A C, 1991. Bacteria in the life cycle of tephritic fruit flies∥BARBOSA P, KRISHCHIK V A, JONES C G.Microbialmediationofplant-herbivoreinteractions. New York: John Wiley & Sons: 441-465.DYCK V A, HENDRICHS J， ROBINSON A S, 2005.Sterileinsecttechnique:principlesandpracticeinarea-wideintegratedpestmanagement. Dordrecht, The Netherlands: Springer.

ESTES A M, HEARN D J, BRINSTEIN J L， PIERSON E A, 2009. The olive fly endosymbiont, "CandidatusErwiniadacicola", switches from an intracellular existence to an extracellular existence during host insect development.AppliedandEnvironmentalMicrobioly, 75(22): 7097-106.

ESTES A M, HEARN D J, BURRACK H J, REMPOULAKIS P， PIERSON E A, 2012. Prevalence ofCandidatusErwiniadacicolain wild and laboratory olive fruit fly populations and across developmental stages.EnvironmentalEntomology, 41(3): 265-274.

ESTES A M, NEATEL D, BELCARI A, JESSUP A, REMPOULAKIS P， ECONOMOPOULOS A P, 2012. A basis for the renewal of sterile insect technique for the olive fly,Bactroceraoleae(Rossi).JournalofAppliedEntomology, 136(1): 1-16.

FITT G P， O′BRIEN R W, 1985. Bacteria associated with four species ofDacus(Diptera: Tephritidae) and their role in the nutrition of larvae.Oecologia, 67(3): 447-454.

GAVRIEL S, JURKEVITCH E, GAZIT Y， YUVAL B, 2011. Bacterially enriched diet improves sexual performance of sterile male Mediterranean fruit flies.JournalofAppliedEntomology， 135(7): 564-573.

HAMDEN H, GUERFALI M M, FADHL S, SAIDI M， CHEVRIER C, 2013. Fitness improvement of mass-reared sterile males ofCeratitiscapitata(Vienna 8 strain) (Diptera: Tephritidae) after gut enrichment with probiotics.JournalofEconomicEntomology, 106(2): 641-647.

HOWARD D J, BUSH G L， BREZNAK J A, 1985. The evolutionary significance of bacteria associated withRhagoletis.Evolution, 39(2): 405-417.

KHAN M, MAHIN A A, PRAMANIK M K， AKTER H, 2014. Identification of gut bacterial community and their effect on the fecundity of pumpkin fly,Bactroceratau(Walker).JournalofEntomology, 11(2): 68-77.

KIKUCHI Y, HOSOKAWA T， FUKATSU T, 2011. Specific developmental window for establishment of an insect-microbe gut symbiosis.AppliedandEnvironmentalMicrobiology, 77(12): 4075-4081.

KOUNATIDIS I, CROTTI E, SAPOUNTZIS P, SACCHI L, RIZZI A, CHOUAIA B, BANDI C, ALMA A, DAFFONCHIO D, MAVRAGANI T P， BOURTZIS K, 2009. Acetobacter tropicalis is a major symbiont of the olive fruit fly (Bactroceraoleae).AppliedandEnvironmentalMicrobiology, 75(10): 3281-3288．

KUZINA L V, PELOQUIN J J, VACEK D C, MILLER T A, 2001. Isolation and identification of bacteria associated with adult laboratory Mexican fruit flies,Anastrephaludens( Diptera: Tephritidae).CurrentMicrobiology, 42: 290-294.

LAUZON C R, MCCOMBS S D, POTTER S E， PEABODY N C, 2009. Establishment and vertical passage ofEnterobacter(Pantoea)agglomeransandKlebsiellapneumoniaethrough all life stages of the Mediterranean fruit fly (Diptera: Tephritidae).AnnalsoftheEntomologicalSocietyofAmerica, 102(1): 85-95.

LAUZON C R， POTTER S E, 2012. Description of the irradiated and nonirradiated midgut ofCeratitiscapitataWiedemann (Diptera:Tephritidae) andAnastrephaludensLoew (Diptera: Tephritidae) used for sterile insect technique.JournalofPestScience, 85(2): 217-226.

LSFTWICH P T, BOLTON M， CHAPMAN T, 2015. Evolutionary biology and genetic techniques for insect control.EvolutionaryApplications, 9(1): 212-230.

MEATS A, STREARNER K， GILCHRIST A S, 2009.Bacteriaas food had no effect on fecundity during domestication of the fruit fly,Bactroceratryoni.JournalofAppliedEntomology, 133(8): 633-639.

MORROW J L, FROMMER M, SHEARNMAN D C A， RIEGLER M, 2014. Tropical tephritid fruit fly community with high incidence of sharedWolbachiastrains as platform for horizontal transmission of endosymbionts.EnvironmentalMicrobiology, 16(12): 3622-3637.

NIYAZI N, LAUZON C R， SHELLY T E, 2004. Effect of probiotic adult diets on fittness components of sterile male Mediterranean fruit flies (Diptera: Tephritidae) under laboratory and field cage conditions.JournalofEconomicEntomology, 97(5): 1570-1580.PELOQUIN J J, KUZINA L, LAUZON C R， MILLER T A, 2000. Transformation of internal extracellular bacteria isolated fromRhagoletiscompletaCresson gut with enhanced green fluorescent protein.CurrentMicrobiology, 40(6): 367-371.

PELOQUIN J J, LAUZON C R, POTTER S， MILLER T A, 2002. Transformed bacterial symbionts re-introduced to and detected in host gut.CurrentMicrobiology, 45(1): 41-45．

PRABHAKAR, SOOD C S, MEHTA P S, SHARMA P K, NATH P, 2012.Bactroceratausp. a (Diptera: Tephritidae) is predominant species infesting cucurbits in Himachal Pradesh (India). http:∥www.teamfly2012.com/index.php/conf/index1/paper/view/24.

RAPHAEL K A， SHEARMAN D C， GILCHRIST A S，SVED J A, MORROW J L, SHERWIN W B, RIEGLER M， FROMMER M, 2014. Australian endemic pest tephritids: genetic, molecular and microbial tools for improved sterile insect technique.BMCGenetics, 15(2): 1-13.REDDY K， SHARMA K， SINGH S， 2014. Attractancy potential of culturable bacteria from the gut of peach fruit fly,Bactrocerazonata(Saunders).Phytoparasitica, 42(5): 691-698.

REMPOULAKIS P， DIMOU I, 2014. Improving olive fruit flyBactroceraoleae(Diptera: Tephritidae) adult and larval artificial diets, microflora associated with the fly and evaluation of a transgenic olive fruit fly strain.InternationalJournalofTropicalInsectScience, 34(S1): 114-122.

RIEGLER M， STAUFFER C. 2002. Wolbachia infections and superinfections in cytoplasmically incompatible populations of the European cherry fruit flyRhagoletiscerasi(Diptera:Tephritidae).MolecularEcology, 11(11): 2425-2434.

ROBACKER D C， LAUZON C R, 2002. Purine metabolizing capability of (Enterobacteragglomerans) affects volatiles production and attractiveness to Mexican fruit fly.JournalofChemicalEcology, 28(8): 1549-1563．ROBACKER D C, LAUZON C R， HE X, 2004. Volatiles production and attractiveness to the Mexican fruit fly ofEnterobacteragglomeransisolated from apple maggot and Mexican fruit flies.JournalofChemicalEcology, 30(7): 1329-1347.

ROBACKER D C, LAUZON C R, PATT J, MARGARA F， SACCHETTI P, 2009. Attraction of Mexican fruit flies (Diptera: Tephritidae) to bacteria: effects of culturing medium on odour volatiles.JournalofAppliedEntomology, 133(3): 155-163.

SACCHETTI P, GRANCHIETTI A, LANDINI S, Viti C, GIOVANNETTI L， BELCARI A, 2008. Relationships between the olive fly and bacteria.JournalofAppliedEntomology, 132(9/10): 682-689.SACCHETTI P, GHIARDI B, GRANCHIETTI A, STEFANINI F M， BELCARI A, 2014. Development of probiotic diets for the olive fly: evaluation of their effects on fly longevity and fecundity.AnnalsofAppliedBiology, 164(1): 138-150.

SAVIO C, MAZZON L, MARTINEZ-SANUDO I, SIMONATO M, SQUARTINI A， GIROLAMI V, 2012. Evidence of two lineages of the symbiont "CandidatusErwiniadacicola" in Italian populations ofBactroceraoleae(Rossi) based on 16S rRNA gene sequences.InternationalJournalofSystematicandEvolutionaryMicrobiology, 62(1): 179-187.

SHI Z H, WANG L L， ZHANG H Y, 2012. Low diversity bacterial community and the trapping activity of metabolites from cultivable bacteria species in the female reproductive system of the oriental fruit fly,BactroceradorsalisHendel (Diptera: Tephritidae).InternationalJournalofMolecularSciences, 13(5): 6266-6278.

SOOD P， NATH A, 2002. Bacteria associated withBactrocerasp. (Diptera: Tephritidae )-isolation and identification.PestManagementandEconomicZoology, 10(1): 1-9.

WANG H X, JIN L, PENG T, ZHANG H Y, CHEN Q L， HUA Y J, 2014. Identification of cultivable bacteria in the intestinal tract ofBactroceradorsalisfrom three different populations and determination of their attractive potential.PestManagementScience, 70(1): 80-87.

YUVAL B, BEN-AMI E, BEHAR A, BEN-YOESF M， JURKEVITCH E, 2013. The Mediterranean fruit fly and its bacteria-potential for improving sterile insect technique operations.JournalofAppliedEntomology, 137(S1): 39-42.

ZABALOU S, RIEGLER M, THEODORAKOPOULOU M, STAUFFER C, SAVAKIS C， BOURTZIS K, 2004. Wolbachia-induced cytoplasmic incompatibility as a means for insect pest population control.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica, 101: 15042-15045.

(責(zé)任編輯:郭瑩)

Advance on the study of symbiotic enterobacteria in fruit flies

YAO Mingyan， JI Qing′e*, CHEN Jiahua
CollegeofPlantProtection,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou,Fujian350002,China

The symbiotic relationship between fruit flies and microorganisms has been a research focus at present. The Enterobacteriaceae are an especially important family of these symbiotic microorganisms, widely found in the gut and reproductive system of fruit flies. They play important roles in the carbon-nitrogen cycle, nutrition, metabolism, and reproductive immunity of their fruit fly hosts. Numerous enterobacteria have been identified by molecular techniques, and several metabolic products of enterobacteria enhance fitness. These findings can improve the efficiency of sterile insect technique (SIT). So, research on symbiotic enterobacteria is helpful not only to understand the interaction between fruit flies and symbionts, but also to exploit new control techniques of tephritid pests.

Enterobacteriaceae; fruit fly; symbiotic system; function; sterile insect technique

2016-06-16 接受日期(Accepted)： 2016-08-03

FAO/ IAEA CRP (16035)

姚明燕， 女， 碩士研究生。 研究方向: 農(nóng)業(yè)昆蟲與害蟲防治。 E-mail: 15705911594@163.com

*通訊作者(Author for correspondence), E-mail: jiqinge@yeah.net

10. 3969/j.issn.2095-1787.2017.02.001