昆虫体内共生菌在其适应寄主植物过程中的作用
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植物内生菌与植物生长发育之间的关系植物内生菌是一类生活在植物体内的微生物,与植物形成共生关系。
内生菌通过生物和化学途径,与宿主植物进行交互作用,对植物生长发育产生显著影响。
这种共生关系在植物界普遍存在,从一个侧面反映了植物与其他生物之间错综复杂的相互作用。
近年来,越来越多的研究发现,植物内生菌与植物生长发育之间的关系具有重要的生态和农业意义。
植物内生菌可以对植物的生长发育产生积极影响。
首先,一些内生菌通过促进植物的氮代谢和吸收,提高植物叶面积、根系生物量和叶绿素含量,从而增加了植物的生长速率和光合作用效率。
例如,一些固氮菌可以在植物根部结节中固定氮气,并将其转化为植物可用的氨或硝酸盐,提供给宿主植物。
这样,内生菌可以为植物提供额外的氮素营养,促进植物的生长和发育。
其次,植物内生菌可以增强植物对环境胁迫的抵抗力。
一些内生菌通过合成促生物质激素、酶和抗氧化物质来增强植物的抗逆性。
这些物质可以促进植物的生长、提高植物的抗寒能力,减少逆境引起的损伤。
研究表明,一些内生菌可以帮助植物对抗逆境条件下的低温、干旱和盐碱胁迫等。
另外,植物内生菌还可以调节植物的激素平衡,从而影响植物的生长发育。
内生菌可以产生类似植物激素的物质,如生长素和赤霉素,从而影响植物的根系生长、侧芽分化和开花过程。
研究还发现,一些植物内生菌可以通过改变植物激素的合成和分解途径,调控植物茎伸长和细胞分裂。
这些调控作用对植物的生长发育过程至关重要。
此外,植物内生菌与植物营养吸收之间存在密切关系。
内生菌通过与植物根系共生,促进植物对养分的吸收和利用。
一些内生菌可以分解有机肥料、磷矿石和钾矿石等,释放出植物所需的养分。
一些内生菌还可以分解和降解土壤中的重金属和有害物质,提高植物的抗性。
这些作用有助于提高植物对养分的利用效率,增加植物的产量和抗逆性。
总的来说,植物内生菌与植物生长发育之间的关系具有多种方面的影响。
内生菌通过提供氮素营养、增强植物抗逆性、调节植物激素平衡以及促进植物养分吸收等途径,对植物的生长发育起到积极作用。
植物与昆虫的共生关系植物与昆虫是生态系统中重要的组成部分,它们之间存在着一种特殊的关系,称为共生关系。
共生关系是指生物种群之间相互依存、互利共生的关系。
在植物与昆虫的共生关系中,它们相互影响、相互合作,共同促进彼此的生存和繁衍。
一、花与昆虫的共生关系花与昆虫之间的共生关系是最为明显和常见的。
对于植物而言,花是吸引昆虫传播花粉的重要器官。
而对于昆虫而言,花提供了丰富的花蜜作为食物。
花的结构和颜色吸引昆虫靠近,昆虫在采食的同时会将植物的花粉粘在身上,然后在另一朵花上传播花粉,从而使植物繁殖。
二、植物的防御与昆虫的适应植物与昆虫之间的共生关系并不仅限于传粉。
有些植物可以通过改变自身的生理和化学性质来防御害虫,而有些昆虫则通过相应的适应机制来克服植物的防御。
例如,一些植物会产生具有剧毒或刺激性的化学物质,以防止昆虫的攻击。
而某些昆虫则进化出了相应的酶系统,能够分解植物毒素,从而适应并利用这些植物为食。
三、昆虫的营地保护与植物的提供昆虫在植物上寻找食物、繁殖和栖息。
某些昆虫通过在植物的叶片上产卵,使得孵化的幼虫能够以叶片为食物,同时对幼虫来说,植物提供了一个相对安全的栖息地。
植物还提供了昆虫所需的养分,使其能够顺利地生长和发育。
而昆虫在取食植物的过程中,也会对植物进行一定程度的保护,预防其他植食性昆虫的侵害。
四、昆虫病原与植物的抗病能力有些昆虫可以充当植物病原的媒介,而植物则通过一定的机制来抵御昆虫的病原传播。
植物通过产生抗病物质、启动免疫系统等方式来抵御昆虫的病原侵袭。
而昆虫在植物上繁殖过程中,也会受到植物的免疫系统的抵抗,从而减少昆虫种群的蔓延。
总结:植物与昆虫之间的共生关系是一种相互依存、互利共生的关系。
植物通过花朵吸引昆虫传粉,昆虫则为植物繁殖提供帮助。
同时,植物的防御机制也促使昆虫适应和克服,实现共生。
昆虫在植物上寻找食物、繁殖和栖息,而植物则提供给昆虫营养和栖息条件。
昆虫还可以充当植物病原的媒介,而植物则通过抗病机制来抵御昆虫的病原侵袭。
微生物的协同作用与共生关系微生物是地球上最古老、最丰富的生物群体之一,它们广泛存在于自然界的各个环境中,并以其微小的身躯承担着众多重要的生态功能。
微生物之间的协同作用和它们与其他生物之间的共生关系对于维持生态系统平衡和生物多样性的稳定至关重要。
本文将重点探讨微生物的协同作用与共生关系的意义及其在自然界中的应用。
一、微生物的协同作用微生物之间常常存在着协同作用,它们借助互相协助、共同合作的方式,提高了生存能力和适应力。
协同作用的表现形式多种多样,下面以几个例子说明。
1. 蛀虫与微生物的协同作用蛀虫是一类以木材为食的昆虫,它们通过啃食木材来获取能量。
然而,由于自身无法消化木质纤维,蛀虫需要依靠与其共生的微生物来分解木质素,使其变为易于消化的产物。
这种共生关系使得蛀虫能够更高效地获取养分,而微生物则借助蛀虫的挖掘行为来创造适合其生存的环境。
2. 氮固定细菌与植物的协同作用氮是植物生长所需的重要营养元素,然而,植物无法从大气中直接吸收氮气,而需依赖土壤中的氮化合物。
某些细菌具有氮固定的能力,它们能够将大气中的氮气转化为植物可吸收的氨或硝酸盐,为植物提供足够的氮源。
植物则通过根部分泌的有机物质供给这些细菌,形成了共生关系。
这种协同作用使得植物能够在低氮环境中存活和生长,并促进土壤的肥力。
3. 消化道微生物群落的协同作用人和动物的消化道中存在着大量的微生物,它们通过分解食物中的复杂有机物质,帮助宿主消化和吸收养分。
不同种类的微生物在消化过程中分工协作,使得食物能够更加充分地被利用。
此外,这些微生物还能够产生一些对宿主有益的物质,如维生素和短链脂肪酸。
消化道微生物群落对于宿主的健康和免疫功能起到重要作用,其协同作用可提高整个群落的功能稳定性。
二、微生物的共生关系除了与其他生物之间的协同作用外,微生物还与其宿主之间存在多种共生关系,这种关系对于微生物和宿主都是有益的。
以下是几个例子:1. 携带共生细菌的昆虫有些昆虫体内寄居着共生细菌,这些细菌为宿主提供了特殊的功能。
昆虫的微生物共生关系在自然界中,昆虫与微生物之间建立了丰富多样的共生关系。
这种关系可以是互惠互利的,对昆虫个体的生存和繁衍起到重要的作用。
本文将介绍昆虫的微生物共生关系,探讨其重要性和影响。
一、共栖共生关系1. 双向传递许多昆虫在其体内、表面或生活环境中有大量与之共生的微生物。
这些微生物可以通过多种方式与昆虫进行双向传递,如昆虫的肠道、触角、外表皮等。
这种共栖共生关系使得昆虫获得了更强的抗病能力,增加了其适应不良环境的能力。
2. 益生菌很多昆虫通过与益生菌形成共生关系,获得了促进消化和营养吸收的好处。
比如,蜜蜂的肠道内有益生菌产生酶类,帮助消化花蜜中的多糖。
而无益菌则会被这些益生菌排斥或抑制,减少了昆虫对有害菌的感染。
二、共生对昆虫个体的影响1. 营养补充共生微生物可以合成和提供昆虫所需的营养物质,促进昆虫个体的生长和发育,增强其抵抗力。
例如,一些昆虫通过与共生真菌形成共生关系,可以获得更多的氮源,提高其生长速度和存活率。
2. 疾病防御共生微生物可以帮助昆虫消灭病原微生物,增强其疾病抵抗能力。
一些昆虫的体内有共生菌分泌抗生素,抑制与它们竞争的有害菌;另一些昆虫通过菌类共生物阻碍寄生虫的发育,保护其个体免受寄生虫的危害。
三、共生对生态系统的影响1. 植物传粉很多昆虫是花粉的主要传播者,它们在传粉过程中与携带在其体表上的微生物一同传播。
这些微生物会影响植物的生长和繁殖。
一些共生微生物可以提高花粉的营养价值,吸引更多的昆虫,促进植物的繁殖成功率。
2. 生态平衡共生微生物可以帮助调节昆虫群落的数量和结构,维持生态系统的稳定性。
比如,某些寄生虫通过与昆虫宿主的共生微生物相互作用,可以限制宿主数量的过度增长,防止生态系统中产生灾害性的昆虫爆发。
就目前的研究来看,昆虫的微生物共生关系在生态学、农业保护等领域拥有广阔的应用前景。
了解和利用这种关系,不仅可以为昆虫个体和种群的保护提供思路和方法,也有助于人们更好地理解和保护生态系统的平衡。
http : ! www. insect. cry. cndol : 10.16380/j. kcb.2021.01.0131 月 Januaa2021, 64(1): 121 -140昆虫学报ACTAENTOMOLOGICASINICA昆虫共生微生物及其功能研究进展王渭霞打朱廷恒2'**,赖凤香1!"基金项目:中央级公益性科研基本科研业务费专项资金(2017RG005)作者简介:王渭霞,女,1974年2月生,甘肃渭源人!硕士!副研究员!研究方向为水稻害虫防治以及害虫分子生物学! E-mail : wangeVVT* 通讯作者 Corresponding authore , E-mail : thzhu@ zjut. edu. cn % laifengxiang@ caas. cn收稿日期 Received : 2020X7X4% 接受日期 Accepted : 2020-09-F3(1.中国水稻研究所,杭州310006 %2.浙江工业大学生物工程学院微生物研究所,杭州310014)摘要:昆'体内共生微生物能够占到昆'生物量的1% -10%,主要包括细菌、真菌、古菌和病毒$ 昆'与共生微生物共进化形成共生体,共生微生物在昆'生物学性状、多样性形成、生态适应性与抗逆性等多方面发挥着重要的作用。
昆'中的农作物害'严重影响农业生产$本文对2000年以来农业害'共生微生物的多样性、研究方法和功能机制、共生微生物之间的互作以及在害'防控中 的应用等方面的研究进展进行综述和展望。
随着分子微生态学、宏基因组测序等先进研究方法的不断开发应用,对农业昆'害'共生微生物研究的广度和深度都有了突破。
发现共生微生物主要 通过以下方式影响宿主昆':(1)合成营养物质或产生消化酶促进宿主生长发育、拓展宿主生态位;(2)产生保护性代谢物直接保护宿主抵御胁迫,或通过调控寄主植物的防御反应间接地保护宿 主;(3)产生活性物质调控宿主的生殖、交配、聚集和运动等行为。
蚜虫次级内共生菌的多样性和功能曾凌达;刘倩;黄晓磊【摘要】内共生菌与其寄主之间的关系一直都是生物学研究的热点.蚜虫类昆虫的内共生菌分为初级内共生菌(Buchnera)和一些次级内共生菌.Buchnera与蚜虫寄主之间有密切的营养共生关系,对蚜虫寄主的生长发育至关重要.虽然次级内共生菌在蚜虫体内含量相对较少,但是随着研究的不断深人,次级内共生菌无论对蚜虫寄主的生态行为(抵御寄生蜂、耐高温特性、体色形成等)还是物种形成和进化的影响都不容忽视.此外,次级内共生菌基因组序列的测定,也促进了功能基因学的发展.在系统梳理已发表文献的基础上,本文主要综述了蚜虫次级内共生菌的基本特征、多样性、及其对蚜虫寄主的生态影响,进而对未来值得关注的问题进行了展望.【期刊名称】《武夷科学》【年(卷),期】2019(035)001【总页数】8页(P4-11)【关键词】内共生;蚜虫;初级共生菌;次级共生菌;生态功能【作者】曾凌达;刘倩;黄晓磊【作者单位】闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室,福建农林大学植物保护学院,福建福州350002;闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室,福建农林大学植物保护学院,福建福州350002;闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室,福建农林大学植物保护学院,福建福州350002【正文语种】中文【中图分类】Q969.36+7.2具有刺吸式口器的植食性昆虫通常取食植物韧皮部汁液,但由于植物韧皮部汁液富含糖分却缺乏必需氨基酸,因此植食性昆虫体内含有为其提供必需氨基酸等营养物质的共生菌。
例如,蚜虫类昆虫本身不能合成多种必需氨基酸,如组氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、缬氨酸、精氨酸等,因此它们体内存在一类专性胞内共生细菌,该菌是呈卵形或球形的革兰氏阴性菌,隶属于γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、布赫纳氏属(Buchnera)(Munson et al,1991),其能够为蚜虫寄主提供必需氨基酸等营养物质,对于蚜虫营养代谢和正常发育有重要贡献(Munson et al,1991;Douglas,1998;Sandström et al,1999;黄晓磊等,2011)。
刺吸式昆虫共生菌研究进展作者:伍春芳景凯婷夏露霞程墙义潘铖来源:《南方农业·下旬》2021年第02期摘要刺吸式昆虫仅能取食木质部、韧皮部的汁液,食物来源较为单一,其生命活动部分营养功能需要依靠共生菌分泌的纤维素酶等来维持。
在宿主进化的过程中,其体内的共生菌可以帮助宿主昆虫更好地进行营养摄取、生长发育、解毒、天敌防御等。
目前,研究共生菌参与植物-害虫-天敌的互作模式已成为热点。
基于此,针对刺吸式昆虫体内的共生菌种类、传播规律与作用,共生菌研究手段及防治方法等进行综述。
关键词刺吸式;昆虫;共生菌;口器中图分类号:Q966 文献标志码:B DOI:10.19415/ki.1673-890x.2021.06.082共生菌与植食性昆虫形成的共生关系,在宿主昆虫与植物漫长的协同进化过程中发挥着不可替代的作用[1-2]。
近年来,昆虫与共生菌之间的互作关系受到越来越多的关注。
刺吸式昆虫通常以口器刺破植物韧皮部组织或细胞,从胞间或胞内吸取汁液获得所需营养,有研究发现这种取食方式由于其食物来源较为单一,取食到的营养物质难以完全满足其生命需要,需依赖专性内共生细菌提供,因此刺吸式昆虫体内往往都携带着一种或是两者及以上可以补充植物汁液中所缺失的营养物质的共生菌。
自然界中,已知约有60%的昆虫都含有共生菌[3-4]。
共生菌与昆虫相互依赖,协同进化。
昆虫为体内共生菌提供相对稳定的环境,共生菌可存在于昆虫的肠道、外骨骼、生殖系统等部位,为昆虫的生长繁殖、环境适应、营养物质代谢等方面提供帮助。
研究昆虫体内的共生菌,可通过肠道共生菌的研究与昆虫生命历程关联分析,研制出更为有效的防治途径[4]。
基于此,收集并整理了刺吸式昆虫共生菌的相关文献,着重对于刺吸式昆虫体内的共生菌种类、传播规律与作用、共生菌研究手段以及防治方法等方面的研究现状进行总结,以期推进共生菌防治农业害虫的研究。
1 昆虫体内共生菌概况1.1 体内共生菌的種类共生菌根据其生物学和进化史,可分为原生共生菌(Primary symbiont)和次生共生菌(Secondary symbiont)[5]。
共生菌对寄主生长发育的影响我们常常提到植物、动物和微生物三者之间的关系,但其实,它们之间的联系是更加密切的。
微生物可以是植物和动物的共生菌,能够对其生长发育产生影响。
本文将会强调共生菌对寄主生长发育的影响,着重探讨其机理和实际应用。
什么是共生菌?共生菌是指存在于寄主体内,对其产生生理、生物化学、代谢或营养的物种。
它们将寄主体内健康的存在与植物或动物一样,并协助其生长发育。
每个有机体再生长过程中都涉及降解有机物质、合成新物质和抵御外界压力的过程。
共生菌就会参与这些过程,为寄主维系稳定的生态环境。
共生菌对植物生长发育的影响在植物数量众多的种类中,有80%以上的植物都有共生菌。
这些共生菌可以生长在根系当中,对植物生长发育有着很大的帮助。
首先,共生菌可以提供植物养分供应。
植物的一些养分需要积聚在它们的根系中,使植物根系生长不畅。
共生菌可以将这些养分分解成植物可以利用的形式,并向植物根系提供它们。
此外,共生菌可以促进植物根系的吸收力,并沉积一些必要的营养物质,例如磷、氮和钾等。
其次,共生菌可以提供植物抗病性能力。
共生菌可以帮助植物产生抗氧化物质,这些物质可以保护植物免受细菌和病毒的攻击。
共生菌也可以促进植物生长,使植物能够对抗病原体。
共生菌对动物生长发育的影响共生菌不仅对植物起到了重要的作用,对于动物来说,它们也同样非常重要。
在动物肠道中,存在着众多的共生菌。
首先,共生菌可以诱导动物免疫应答。
免疫应答是动物预防疾病的关键环节。
共生菌可以诱导动物身体系统产生类似免疫的应答以抵抗病菌的入侵。
其次,共生菌对动物代谢起着至关重要的作用。
动物的肠道中的共生菌能够分解食物中未被消化的部分,以帮助动物从食物中吸收更多的营养和能量。
共生菌还可以协助肠道中营养成分的转运,并产生维生素K等对动物有益的物质。
共生菌在实际应用中的表现对共生菌的研究还有一个主要的应用方向:在育种中对植物和动物的生长发育进行改进。
植物的种类和品种众多,为了提高植物产量、能量利用率以及抗病性等方面,对植物内部共生菌进行研究已成为热点。
植物与昆虫的共生关系植物与昆虫之间存在着一种独特而密切的共生关系,这种关系既互惠互利,又相互依存。
植物依靠昆虫传粉进行繁殖,而昆虫则在植物体表和组织中寻找食物和栖息地。
这种共生关系在自然界中广泛存在,并对生态系统的平衡和稳定起着重要的作用。
一、植物依赖昆虫传粉许多植物依赖昆虫传粉来完成繁殖过程。
当植物花朵开放时,花部产生香气和花色吸引昆虫。
昆虫在探寻花朵的过程中会触碰花粉,然后将花粉带到另一朵花上,从而实现花粉的传播。
这种传粉方式不仅能保证植物的基因交流,还能有效地增加植物的繁殖成功率。
例如,蜜蜂是一种重要的传粉昆虫。
当蜜蜂从一朵花上采集花蜜和花粉时,会将身上沾满花粉的脚趾和体毛带到另一朵花朵上,完成传粉过程。
这种传粉方式不仅促进了植物的繁殖,还使得蜜蜂有充足的食物来源,形成了互惠互利的关系。
二、昆虫依赖植物提供食物和栖息地昆虫通常以植物为食或依靠植物提供栖息地。
植物提供昆虫所需的能量和营养物质,而昆虫则通过摄食植物来获取生存所需。
同时,植物还为昆虫提供了栖息和繁殖场所,如叶片、树洞等。
例如,蝴蝶的生命周期与植物紧密相关。
蝴蝶幼虫以植物的叶片为食,通过摄入植物的营养物质得以生长发育。
成虫阶段,蝴蝶则从植物花部吸取花蜜作为能量来源。
植物为蝴蝶提供了食物和栖息地,而蝴蝶则在传粉过程中帮助植物实现繁殖。
这种依存与互助的关系对植物和蝴蝶都具有重要意义。
三、共生关系对生态系统的影响植物与昆虫之间的共生关系对生态系统的平衡和稳定具有显著影响。
一方面,植物的传粉依赖昆虫的介入,有助于增加植物的繁殖成功率,促进植物的多样性和繁衍。
另一方面,昆虫依赖植物的提供,维持着昆虫群体的稳定和繁衍。
这种共生关系的破坏可能会导致生态系统的不平衡。
例如,某些地区过度使用农药可能杀死了许多传粉昆虫,导致植物的传粉过程受到影响,从而影响了植物的繁殖。
这种干扰不仅损害了植物的生存能力,还会使得昆虫的食物链受到威胁,从而对整个生态系统产生连锁反应。
内生菌是指与植物、动物或人类等宿主共生的微生物,它们存在于宿主的内部环境中,并与宿主相互作用。
内生菌具有多种功能,包括以下几个方面:
1. 促进植物生长:内生菌能够与植物根系建立密切的共生关系,通过提供植物所需的生长激素、固氮、溶解磷等营养物质,促进植物的营养吸收、生长和抗逆能力。
2. 提高植物抗性:内生菌与植物之间的共生关系可以增强植物的抗病性和抗逆能力。
内生菌通过抑制病原微生物的生长、引发植物的防御反应、产生抗生物质等方式,提供保护和抵御外界环境对植物的挑战。
3. 改善土壤质量:内生菌能够改善土壤结构和质量,提高土壤的保水保肥能力。
它们通过促进有机物分解、增加土壤微生物的多样性和活性,调节土壤酸碱度和氮、磷等养分的循环利用,改善土壤生态系统的功能和稳定性。
4. 生物修复:某些内生菌具有生物修复能力,可以通过代谢能力或降解酶的作用,降解有机污染物或重金属等对环境有害的物质,减少环境污染。
5. 促进动物健康:某些内生菌可以与动物的肠道或其他组织建立共生关系,对动物的健康有积极影响。
它们可以帮助动物消化、提高养分吸收率,增强免疫力,防止病原微生物的入侵等。
总的来说,内生菌在植物的生长发育、抗逆能力和土壤生态系统的维持等方面发挥着重要的功能。
对于动物来说,内生菌也对其健康和生理功能发挥着正向作用。
深入研究内生菌的功能和相互作用机制,有助于利用它们的潜力,促进农业和环境的可持续发展。
1、什么是生态学?简述其研究对象和范围。
生态学的研究对象很广,从个体的分子到生物圈,但主要研究4个层次:个体、种群、群落和生态系统。
在个体层次上,主要研究的问题是有机体对于环境的反应;在种群层次上,多度与其波动的决定因素是生态学家最感兴趣的问题,例如种群的出生率、死亡率、增长率、年龄结构和性比等等;在群落层次上,多数生态学家在目前最感兴趣的是决定群落组成和结构的过程;生态系统是一定空间中生物群落和非生物环境的复合体,生态学家最感兴趣的是能量流动和物质循环过程。
4、简述生态学研究的方法。
生态学研究方法包括野外调查研究、实验室研究以及系统分析和模型三种类型。
野外调查研究是指在自然界原生境对生物与环境关系的考察研究,包括野外考察、定位观测和原地实验等方法。
实验室研究是在模拟自然生态系统的受控生态实验系统中研究单项或多项因子相互作用,及其对种群或群落影响的方法技术。
系统分析和模型是指对野外调查研究或受控生态实验的大量资料和数据进行综合归纳分析,表达各种变量之间存在的种种相互关系,反映客观生态规律性,模拟自然生态系统的方法技术。
5.有效积温的计算方法,是从某一时期内的平均温度减去生物学零度。
K=N(T-C)1、简述环境、生态环境和生境的区别与联系。
环境是指某一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和;生态环境是指围绕着生物体或者群体的所有生态因子的集合,或者说是指环境中对生物有影响的那部分因子的集合;生境则是指具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境,其中包括生物本身对环境的影响。
2、环境的类型都有哪些?按环境的性质可将环境分成自然环境、半自然环境(被人类破坏后的自然环境)和社会环境三类;按环境的范围大小可将环境分为宇宙环境(或称星际环境)、地球环境、区域环境、微环境和内环境。
3、根据生态因子的性质,生态因子分为哪几类?根据生态因子的性质,其可分为气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子。
4、简述李比希(Liebig)最小因子定律。
昆虫的互利共生与寄生现象互利共生与寄生现象是昆虫世界中普遍存在的生态现象。
这些互动关系既可以造福昆虫本身,也可以对大自然的平衡起到重要作用。
本文将介绍昆虫的互利共生与寄生现象,并探讨其在生态系统中的作用。
一、互利共生现象1. 花与昆虫花与昆虫之间的互利共生现象是昆虫世界中最为常见的现象之一。
许多花朵通过花粉和花蜜吸引昆虫来传播其花粉,以实现繁殖。
而昆虫则通过花蜜获取能量和营养。
这种互动关系对于花朵的传粉和昆虫的生存都具有重要意义。
2. 大黄蜂与蚜虫大黄蜂是蚜虫的天敌,它们会将寄生在植物上的蚜虫捕食,从而控制蚜虫的数量。
同时,蚜虫也提供了大黄蜂的食物来源。
这种互利共生现象维护了植物的健康生长,并保持了生态系统的平衡。
3. 蚂蚁与蚜虫蚂蚁和蚜虫之间存在着一种特殊的互利共生关系。
蚜虫通过吸食植物汁液获得营养,而蚂蚁则保护蚜虫免受天敌的袭击,并从蚜虫身上获取甘甜的蜜露。
蚜虫分泌的蜜露也是蚂蚁的重要食物之一。
这种共生关系对于植物的生长和蚂蚁的生存都具有益处。
二、寄生现象1. 寄生昆虫与宿主昆虫寄生昆虫依靠寄生在宿主昆虫体内或体表获取生存所需的营养和资源。
宿主昆虫则成为寄生昆虫的食物来源和孵化地。
寄生昆虫会利用各种策略,如嗅觉识别、占据宿主巢穴等,来选择和控制宿主。
尽管寄生现象对宿主昆虫造成了一定的负面影响,但在生态系统中也起到了促进种群平衡和进化的作用。
2. 寄生蜂与寄主寄生蜂是昆虫界中数量庞大的一类昆虫,它们依靠寄生在其他昆虫体内完成自己的生命周期。
寄生蜂通过寄生在寄主体内,利用寄主的资源来滋养自己的幼虫。
寄生蜂的寄主范围广泛,有些寄生蜂甚至对多种宿主都有寄生能力。
这种寄生现象在自然界中普遍存在,并对昆虫群体的稳定和多样性起到了重要作用。
三、互利共生与寄生现象的作用1. 维持生态平衡互利共生与寄生现象的存在维持了生态系统的平衡。
它们通过相互依存的关系,促进了物种的繁荣和多样性。
例如,依赖于传粉的花朵可以通过与昆虫的共生关系实现繁殖,从而维持植物物种的多样性。
微生物共生对寄主进化影响研究实例比较引言:微生物是寄生或共生于其他生物体中的微小生物体,包括细菌、真菌和病毒等。
微生物共生是指微生物与寄主之间的一种相互关系,其中微生物对寄主产生有益的影响。
长期以来,研究人员对微生物共生与寄主进化之间的关系进行了广泛的研究与讨论。
本文将以几种典型的微生物共生案例为例,比较不同微生物共生对寄主进化的影响。
一、蜜蜂与花粉菌共生蜜蜂是重要的传粉者,对于维持生态系统的平衡和植物繁殖具有重要的作用。
蜜蜂与花粉菌之间存在着一种密切的共生关系。
研究发现,花粉菌能够提供丰富的营养物质,对蜜蜂的生长和繁殖非常重要。
此外,花粉菌也能分解花蜜中的一些有害物质,保护蜜蜂免受病原微生物的侵害。
蜜蜂通过收集花蜜和花粉,在进食过程中将花粉菌传播到不同的植物上,促进了植物的繁殖和进化。
因此,蜜蜂与花粉菌的共生对寄主蜜蜂的进化起到了积极的促进作用。
二、海绵与细菌共生海绵是海洋生态系统中重要的生物群体,起到过滤海水和维护海洋生态平衡的作用。
海绵与细菌之间存在着一种特殊的共生关系。
研究发现,细菌可以分解有机物质并转化为可供海绵利用的营养物质,从而提供了海绵生长所需的能量和营养。
同时,细菌还产生一些生物活性物质,如抗菌物质和抗氧化物质,对海绵的免疫系统和抗氧化能力产生正向影响。
海绵与细菌共生的关系是相互依存的,这种共生关系对海绵的进化起到了重要的作用。
三、昆虫与共生细胞共生一些昆虫与内共生细菌共生的例子也是微生物共生对寄主进化的典型案例。
例如,美洲蜡蚧与内共生细菌布氏杆菌之间存在着一种特殊的共生关系。
布氏杆菌能够分解植物纤维素,提供丰富的营养物质供美洲蜡蚧利用。
美洲蜡蚧在吸食植物汁液的过程中,布氏杆菌也会传播到不同的植物上,促进植物的生长和进化。
此外,布氏杆菌还能合成一种特殊的胰蛋白酶抑制剂,阻碍植物产生抗蛋白酶的防御机制。
这种昆虫与共生细菌共生的关系对寄主昆虫的进化起到了重要的影响。
结论:微生物共生对寄主进化的影响是多样的,可以是积极的也可以是消极的。
真菌与动植物共生的例子
1. 真菌与植物的共生:菌根共生是最常见的真菌与植物共生的例子。
在菌根共生中,真菌通过与植物根部的交互作用,为植物提供养分,而植物则为真菌提供碳源。
这种共生关系能够增加植物根部对土壤中养分的吸收能力,同时也有助于抵御一些植物病原真菌的侵袭。
2. 真菌与动物的共生:例如,许多昆虫与真菌之间存在共生关系。
真菌可以寄生在昆虫体内或外部,提供病虫害控制的效果。
例如,某些真菌可以寄生在害虫的体内,使其死亡,从而控制害虫的数量。
此外,一些昆虫与真菌之间也存在互利共生关系,昆虫给予真菌合适的生长条件,而真菌则提供昆虫所需的营养。
3. 真菌与动物与植物的共生:例如,一些蜜蜂和其他昆虫会携带花粉和真菌孢子,这有助于将花粉传播到其他植物上,促进植物的繁殖。
在这种情况下,真菌充当了传播植物花粉的媒介。
同时,真菌也能从昆虫体表上获取营养。
总的来说,真菌与动植物之间的共生关系是相互依赖和互利的,它们通过相互合作,提供营养、保护以及繁殖的帮助,使各自能够在特定环境中生存和繁衍。
昆虫体内共生菌在其适应寄主植物过程中的作用1徐红星郑许松吕仲贤*(浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所杭州310021)摘要:植食性昆虫的进化过程中,昆虫种群为适应寄主及环境变化的需要,常常分化为不同的寄主专化型(生物型)。
在昆虫适应寄主植物的过程中,其体内共生菌不仅能合成宿主所需要的氨基酸、胆固醇和其它营养物质以弥补其食物中缺乏的某些重要营养成分,还可以对宿主所吸取的植物次生物质进行解毒作用,从而提高其对寄主植物的利用能力,甚至扩大寄主植物范围。
关键词:昆虫共生菌;寄主植物;适应性植食性昆虫通常能利用有限范围的寄主植物。
多数植食性昆虫对寄主的选择具有一定的范围,它们不但对植物的种类进行选择,而且有时选择寄主植物的某一特定部位。
因此,在植食性昆虫的进化过程中,昆虫种群为适应寄主及环境变化的需要,常常分化为不同的寄主专化型(生物型)[1,2]。
对寄主植物的专化性选择是昆虫在与寄主植物长期协同进化过程中的生态特性,它不仅决定昆虫的食物和生境,而且还会影响昆虫与同一寄主植物上其它生物之间的内在关系。
在长期协同进化过程中,昆虫与其体内共生菌(endosymbiont)形成了密切的共生关系[3]。
昆虫为共生菌提供了稳定的小生境和营养,而昆虫依靠共生菌合成食物中缺乏的某些重要营养成分,以弥补其不足,杂食性昆虫的共生菌主要是调节营养平衡[4-6];此外,共生菌不仅在昆虫对植物的适合度、寄主昆虫的竞争能力和对寄主植物的利用能力等方面具有重要作用[7-10]。
本文主要综述了共生菌在昆虫对寄主植物适应性的影响。
1 昆虫对寄主植物的适应性在大约4 000 种蚜虫中,大部分蚜虫只能利用有限的几种寄主,表现为单食性或寡食性,即使多食性蚜虫对其全部寄主植物也存在不同的选择性,形成了特定寄主植物的寄主专化型[11]。
但是在人工选择条件下,昆虫寄主专化型的形成要比自然条件下容易得多。
在选择实验中,昆虫对产卵场所或寄主植物的利用很快就会表现出明显的选择性[12]。
一些农业害虫能迅速适应栽培品系及栽培方法的变化,产生新的生物型(biotype)而继续为害。
褐飞虱是我国及东南亚许多水稻生产国的主要害虫之一。
在20 世纪70 年代初, 由于虫源地国家(越南等)大面作者简介:徐红星(1977.3~),男,副研究员,主要从事昆虫共生菌、害虫综合治理等的研究。
*通讯作者,email: luzxmh2004@国家基金项目(30671367)和浙江省自然科学基金(Y307047)资助。
积连续种植抗性水稻品种IR26 , 导致褐飞虱对抗性品种的致害性发生变化,产生了新的“生物型”。
我国主要稻区褐飞虱种群的致害性也于20 世纪80 年代末自南而北相继发生了改变[13,14],使得生产上推广的抗性品种抗性丧失,使用寿命缩短。
B型烟粉虱是世界性入侵害虫[15],1995 年其寄主植物已查明的就达500 种以上,到了1998年扩大到600多种。
随着研究的不断深入,新的寄主植物种类还在不断增加,为害区域也在不断扩大。
2 共生菌在昆虫适应寄主植物过程中的作用同翅目昆虫如蚜虫、飞虱、木虱和粉虱等,主要以吸食植物韧皮部汁液为主。
植物韧皮部汁液中碳水化合物含量丰富而必需氨基酸组分欠缺或含量较低。
这些昆虫本身没有合成胆固醇、必需氨基酸和维生素的能力。
这些昆虫体内普遍存在共生菌,为寄主昆虫提供生长发育所需的脂类化合物(胆固醇)、维生素和必需氨基酸, 它们与寄主长期共存、互惠互利、协同进化。
在豌豆蚜对新寄主植物的适应过程中, 共生菌遗传基因的易变性使其遗传背景容易发生变化或突变, 导致蚜虫很快形成新的生物型[16]。
有细菌共生的甜菜蚜在16 种植物上的相对生长率明显高于无共生菌寄生的蚜虫[17]。
Simon等(2003)在研究取食不同寄主植物的豌豆蚜的遗传分化时,认为次生共生细菌与豌豆蚜的寄主适应与分化有某种关联[18]。
Leonardo和Muiru(2003)发现,与不感染或感染其他共生细菌的豌豆蚜比较,感染U型共生菌的豌豆蚜无法在紫花苜蓿上存活,但在白花苜蓿上的繁殖力增倍[19]。
利用抗生素除去自然蚜虫种群中的U型共生菌,发现除去U型共生菌后对蚜虫适应性并没有造成影响,从而认为U型共生菌与专食性并无联系[20]。
但Tsuchida等(2004)报道豆长管蚜被人工去除共生菌Regiella后,在白花苜蓿上的生殖力几乎比有共生菌的蚜虫降低50%。
而通过注射感染共生菌的蚜虫血淋巴使其重新恢复感染Regiella后,其在白花苜蓿的生殖力几乎完全恢复[21]。
这一结果表明,感染共生菌Regiella能提高蚜虫在白花苜蓿上的适应性。
当全部去除蚜虫初生共生菌Buchnera后,另外一种次生共生菌(pea aphid secondary smbiont,PASS)会进入菌胞体内的细胞质中Buchnera 所“腾出”的空间,形成一个新的共生系统,维持蚜虫的生存和繁殖[22]。
并且当PASS的进入使Buchnera受到抑制时,蚜虫的生长和繁殖不会受到影响。
谭周进等(2004)对烟粉虱共生菌16S rDNA 的变异与系统发生的研究表明,北京不同寄主植物上的B型烟粉虱共生菌及世界其它地区烟粉虱内共生菌可能是同一种的不同生态型,共生菌在其宿主分化后进行了选择,之后与其宿主长期共同进化、共同适应[23]。
用多种抗生素处理B型烟粉虱和浙江土著烟粉虱(ZHJ1种群),发现去除烟粉虱体内某些次生共生菌或降低初生共生细菌的量能对烟粉虱的适合度产生一定的影响[24]。
水稻主要害虫褐飞虱致害性的变异也是其对水稻抗性品种适应的结果。
褐飞虱缺乏共生菌时若虫的历期明显延长,若虫存活率、雌成虫体重、生长速率和产卵量均低于正常褐飞虱[25]。
取食抗性水稻品种后共生菌数量急剧减少,其中第2 代是褐飞虱适应抗性水稻品种的关键代,体内共生菌数量达到最低;至第 3 代起,共生菌数量又开始回升。
当体内共生菌的数量达到稳定之后, 新的致害性种群形成并且可以将这种性质稳定遗传[26]。
表明褐飞虱体内共生菌与褐飞虱对水稻品种的致害性差异存在着较为密切的关系。
3 共生菌介导的寄主植物适应的可能机制昆虫对营养成分的消化利用及对植物次生物质的代谢适应在依靠那些植物进行生长繁殖和建立种群仍是关键性的因素。
已有证明,共生微生物可能部分参与植食性昆虫利用寄主植物的遗传变化。
共生细菌为蚜虫提供营养物质和适应新寄主植物所需的代谢酶是蚜虫生物型形成的主要原因[27]。
共生菌提高了蚜虫对植物韧皮部汁液中化学成分的生理适应性。
人工饲料饲养实验已经证明食料中的氨基酸成份明显影响蚜虫的表现[28]。
而且食料中氨基酸的成份和浓度影响共生菌的密度[7, 29]。
另外,随蚜虫唾液分泌的、由体内共生菌合成的多糖降解酶能有效地降解抗性寄主植物的新结构多糖物质。
共生菌不仅能合成宿主所需要的氨基酸、胆固醇和其它营养物质,还可以对宿主所吸取的植物次生物质进行解毒作用。
植物体内含有如生物碱、氰苷等次生物质,可以防御蚜虫等的植食性昆虫。
昆虫体内共生菌能对这些植物次生物质起到解毒作用,包括蚜虫体内共生菌Regiella、烟草甲体内共生菌Symbiotaphrina kochii等[21, 30]。
4 展望共生菌是昆虫体内与昆虫在进化过程中长期共生的微生物,它在寄主的生长、繁殖过程中起着十分重要的作用。
研究共生菌在昆虫对寄主植物的适应过程中的功能,对合理解释昆虫对不同寄主植物的适应性以及提出有效控制措施、实现“抑菌防虫”等均具有极为重要的理论和现实意义。
另外,寻求一种以杀死内共生菌为目的的药物,对于减少虫传植物病毒病、环境污染以及对天敌等有益生物的伤害,是一个有应用前景的方案[23]。
或者在内共生菌中转入和表达抗病毒基因,也有望防止昆虫传播植物病毒。
现代分子生物学研究方法和技术手段的不断发展和应用,将使得关于昆虫体内共生菌的研究有很大进展。
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