论文部分内容阅读
在自然界中，白蚁和真菌之间存在密切的关系，如共生关系、寄生关系和致病关系。我们的前期研究发现圆唇散白蚁Reticulitermeslabralis和黑胸散白蚁Reticulitermeschinensis工蚁会搬运真菌Fibulorhizoctoniasp.放到巢内，而尖唇散白蚁Reticulitermesaculabialis即使发现了菌核也不会将其搬到巢中。为了探究工蚁收集真菌Fibulorhizoctoniasp.的目的，本研究揭示了菌核在白蚁巢中的发育及工蚁取食菌丝的行为；完成了圆唇散白蚁、黑胸散白蚁和尖唇散白蚁工蚁及其肠道微生物的转录组测序，分析这三种散白蚁工蚁降解木质素的酶相关基因的表达；比较巢中有菌核和无菌核存在时，工蚁降解木质素的酶相关基因表达水平的变化，探讨影响白蚁搬运菌核的原因。本研究得到的主要结果和结论包括：
1.菌核在白蚁巢中的发育研究发现真菌Fibulorhizoctoniasp.在白蚁巢内不产生新菌核。我们通过观察发现圆唇散白蚁和黑胸散白蚁将真菌Fibulorhizoctoniasp.菌核搬入白蚁巢中，与卵放在一起。我们发现菌核萌发出菌丝，但是菌丝很快消失。表明菌核在白蚁巢中可以萌发菌丝，菌丝被白蚁取食。7个月之后，我们发现菌核被工蚁丢弃在巢中各处，并被工蚁用排泄物包裹起来。菌核只剩棕色的外壳，内部的菌丝完全消失，菌核整体呈现中空的状态。
2.白蚁取食菌丝的实验表明工蚁将菌核搬入巢中是为了取食菌核萌发的菌丝。将萌发菌丝的菌核放在黑胸散白蚁巢中，24h后菌核萌发的菌丝数量减少。在圆唇散白蚁巢中同时放入萌发菌丝的菌核和由菌丝组成的菌丝球，发现工蚁大多数时间都围着菌丝球，很少去菌核所在的地方。将萌发菌丝的菌核使用刚果红溶液进行染色之后，将其放入圆唇散白蚁巢中。24h后，工蚁的腹部肠道内出现明显的红色。这些实验结果表明白蚁会取食菌丝，取食菌丝可能是白蚁将菌核从巢外搬去巢中的原因。
3.对这三种散白蚁工蚁及其肠道微生物进行转录组测序，每个转录组的数据量都超过了11G。尖唇散白蚁工蚁（R.aculabialisworker,RAW）组装出208,242个Unigene，黑胸散白蚁工蚁（R.chinensisworker,RCW）组装出242,801个Unigene，圆唇散白蚁工蚁（R.labralisworker,RLW）组装出274,060个Unigene。三种散白蚁工蚁转录组通过BLASTX程序比对四大数据库（Nr、Swissprot、KEGG和KOG），RAW注释到71,838个Unigene，RCW注释到97,257个Unigene，RLW注释到83,709个Unigene。转录组分析发现这三种散白蚁降解木质素的酶都仅有漆酶。在RAW中，我们发现4个漆酶相关基因表达；在RCW中有9个漆酶相关基因表达；在RLW中有9个漆酶相关基因表达。
4.qRT-PCR分析10个漆酶相关基因在这三种散白蚁工蚁中的差异表达。结果显示，其中8个漆酶基因在尖唇散白蚁中比其他两种散白蚁的表达水平显著高（P＜0.05），尖唇散白蚁漆酶基因的相对表达水平最高是圆唇散白蚁的28倍，是黑胸散白蚁的25倍。仅有2对漆酶相关基因在尖唇散白蚁的表达量介于另外两种散白蚁工蚁表达量之间。因此，尖唇散白蚁体内用于木质素降解的酶基因表达水平高于圆唇散白蚁和黑胸散白蚁。
5.巢内有菌核和没有菌核时，工蚁体内12个漆酶基因的表达水平的差异。研究发现圆唇散白蚁巢中有真菌Fibulorhizoctoniasp.存在时工蚁11个漆酶基因的表达水平显著高于巢中没有菌核的工蚁（P＜0.05），其中laccase1(Unigene0023066)基因在有菌核时，在工蚁的表达水平是没有菌核时的3.6倍；仅1个漆酶基因的表达水平在巢内有菌核和没有菌核时在工蚁体内没有显著性差异。在黑胸散白蚁中，当巢中有菌核存在时，工蚁10个漆酶基因的表达水平显著高于巢中没有菌核的工蚁（P＜0.05），其中laccase1(Unigene0041878)基因在有菌核时，在工蚁的表达水平是没有菌核时的5.4倍；有2个漆酶基因在巢内有菌核和没有菌核时在工蚁体内没有显著性差异。
综上所述，真菌Fibulorhizoctoniasp.对圆唇散白蚁和黑胸散白蚁是有利的。推测这两种散白蚁由于自身分泌的降解木质素的酶不足以满足需要，才会取食菌核萌发的菌丝来提高降解木质素的效率。而不同种白蚁对真菌Fibulorhizoctoniasp.的利用能力不同。
1.菌核在白蚁巢中的发育研究发现真菌Fibulorhizoctoniasp.在白蚁巢内不产生新菌核。我们通过观察发现圆唇散白蚁和黑胸散白蚁将真菌Fibulorhizoctoniasp.菌核搬入白蚁巢中，与卵放在一起。我们发现菌核萌发出菌丝，但是菌丝很快消失。表明菌核在白蚁巢中可以萌发菌丝，菌丝被白蚁取食。7个月之后，我们发现菌核被工蚁丢弃在巢中各处，并被工蚁用排泄物包裹起来。菌核只剩棕色的外壳，内部的菌丝完全消失，菌核整体呈现中空的状态。
2.白蚁取食菌丝的实验表明工蚁将菌核搬入巢中是为了取食菌核萌发的菌丝。将萌发菌丝的菌核放在黑胸散白蚁巢中，24h后菌核萌发的菌丝数量减少。在圆唇散白蚁巢中同时放入萌发菌丝的菌核和由菌丝组成的菌丝球，发现工蚁大多数时间都围着菌丝球，很少去菌核所在的地方。将萌发菌丝的菌核使用刚果红溶液进行染色之后，将其放入圆唇散白蚁巢中。24h后，工蚁的腹部肠道内出现明显的红色。这些实验结果表明白蚁会取食菌丝，取食菌丝可能是白蚁将菌核从巢外搬去巢中的原因。
3.对这三种散白蚁工蚁及其肠道微生物进行转录组测序，每个转录组的数据量都超过了11G。尖唇散白蚁工蚁（R.aculabialisworker,RAW）组装出208,242个Unigene，黑胸散白蚁工蚁（R.chinensisworker,RCW）组装出242,801个Unigene，圆唇散白蚁工蚁（R.labralisworker,RLW）组装出274,060个Unigene。三种散白蚁工蚁转录组通过BLASTX程序比对四大数据库（Nr、Swissprot、KEGG和KOG），RAW注释到71,838个Unigene，RCW注释到97,257个Unigene，RLW注释到83,709个Unigene。转录组分析发现这三种散白蚁降解木质素的酶都仅有漆酶。在RAW中，我们发现4个漆酶相关基因表达；在RCW中有9个漆酶相关基因表达；在RLW中有9个漆酶相关基因表达。
4.qRT-PCR分析10个漆酶相关基因在这三种散白蚁工蚁中的差异表达。结果显示，其中8个漆酶基因在尖唇散白蚁中比其他两种散白蚁的表达水平显著高（P＜0.05），尖唇散白蚁漆酶基因的相对表达水平最高是圆唇散白蚁的28倍，是黑胸散白蚁的25倍。仅有2对漆酶相关基因在尖唇散白蚁的表达量介于另外两种散白蚁工蚁表达量之间。因此，尖唇散白蚁体内用于木质素降解的酶基因表达水平高于圆唇散白蚁和黑胸散白蚁。
5.巢内有菌核和没有菌核时，工蚁体内12个漆酶基因的表达水平的差异。研究发现圆唇散白蚁巢中有真菌Fibulorhizoctoniasp.存在时工蚁11个漆酶基因的表达水平显著高于巢中没有菌核的工蚁（P＜0.05），其中laccase1(Unigene0023066)基因在有菌核时，在工蚁的表达水平是没有菌核时的3.6倍；仅1个漆酶基因的表达水平在巢内有菌核和没有菌核时在工蚁体内没有显著性差异。在黑胸散白蚁中，当巢中有菌核存在时，工蚁10个漆酶基因的表达水平显著高于巢中没有菌核的工蚁（P＜0.05），其中laccase1(Unigene0041878)基因在有菌核时，在工蚁的表达水平是没有菌核时的5.4倍；有2个漆酶基因在巢内有菌核和没有菌核时在工蚁体内没有显著性差异。
综上所述，真菌Fibulorhizoctoniasp.对圆唇散白蚁和黑胸散白蚁是有利的。推测这两种散白蚁由于自身分泌的降解木质素的酶不足以满足需要，才会取食菌核萌发的菌丝来提高降解木质素的效率。而不同种白蚁对真菌Fibulorhizoctoniasp.的利用能力不同。