草间钻头蛛交配过程中共生菌传递途径解析

Endosymbionts are prevailing in arthropods, and they can manipulate the repruduction of their hosts. Vertical transmission (maternal cytoplasmic inheritance) is the primary transfer modes to endosymbionts existing in the hosts, and horizontal transmission has been confirmed by lots of reports. As a potential tranmission mode of endosymbionts, Little is known about the mating transmission routine of endosymbionts. To explore the mating transmission routine of endosymbionts between intraspecific hosts, in this study, Wolbachia and Cardinium in Hylyphantes graminicola will be detected by amplification of the specific genes (wsp and 16SrRNA), and single infected population with Wolbachia or Cardinium, double infected population with Wolbachia and Cardinium, uninfected population will be established by fluorescent in situ hybridization (FISH), and the mating between different population will be carried out. Then the dynamic location of endosymbionts in reproductive tissues of donator will be elucidated by FISH during the mating process, and the dynamic variety of endosymbionts in different tissues of recipient will also be detected by FISH after mating process. Real time quantitative PCR will be used to detect the density titre of endosymbionts from each of five continuous generations of recipient Hylyphantes graminicola cultured in lab. The results of this study will provide powerful proof for the mating transmission of endosymbionts in arthropods, as well as lay an important foundation for further research on endosymbionts manipulating reproduction of their hosts and adequate preservation and reasonable exploitation of this natural enemy.

内共生菌广泛分布于节肢动物体内并能调控宿主的生殖，垂直传递是其在宿主种内的基本传播模式，且目前共生菌的水平传递途径已有大量研究报道。交配传播作为潜在的共生菌传播模式却鲜有报道。为了探索发现共生菌在宿主交配过程中的传递路径，本项目拟克隆草间钻头蛛体内共生菌Wolbachia和Cardinium的特异性基因（wsp、16SrRNA）片段进行共生菌感染检测，并通过荧光原位杂交（FISH）确定Wolbachia和Cardinium的单感染种群、双感染种群与未感染种群，在不同共生菌感染种群间进行雌雄蛛交配，运用FISH定位个体交配过程中共生菌在供体蜘蛛生殖组织中的动态分布及交配后在受体蜘蛛不同组织中的动态变化，并用实时定量PCR技术分析受体雌蛛在连续养殖5代后体内共生菌密度的变化。研究结果不仅可以为共生菌交配传递研究提供有力的证据，而且将会为共生菌调控宿主生殖的研究及更好地保护利用害虫天敌奠定基础。

内共生菌广泛分布于节肢动物体内，影响宿主的生殖和适合度。蜘蛛作为农林害虫的重要天敌，其种群数量及子代性比直接影响害虫的生物防治效果。目前蜘蛛内生菌对宿主影响的研究还处于起步阶段。为了深入了解蜘蛛体内的内生菌多样性、水平传播方式及内生菌对宿主的影响，本研究主要以草间钻头蛛为研究对象，开展了草间钻头蛛体内优势内生菌的检测、Wolbachia内生菌对宿主生长发育历期和性比的影响及共生菌Wolbachia的水平传递途径研究。同时对其它种类蜘蛛内生菌群进行了高通量检测和分析。研究结果显示：①Wolbachia是草间钻头蛛体内占绝对优势的内生菌，其次为Cardinium。②Wolbachia在草间钻头蛛雌雄个体间可以通过交配行为进行传播（未感染的雌蛛与感染的雄蛛交配成功后1d、3d、5d、6d、7d、15d、30d，未感染的雌蛛体内检测到Wolbachia感染；感染的雌蛛与未感染的雄蛛交配成功后的3d、4d、6d、15d，在未感染的雄蛛体内检测到Wolbachia感染，但交配后Wolbachia目标片段的拷贝数与时间增长之间未出现明显的线性关系）。③感染Wolbachia的草间钻头蛛雌蛛的2龄、3龄、4龄和总发育历期均极显著低于无Wolbachia感染的草间钻头蛛（P<0.01），感染Wolbachia的1龄期显著低于未感染的个体（P<0.05），感染和未感染Wolbachia草间钻头蛛的发育历期在卵期和5龄期无差异（P>0.05）。感染Wolbachia后，草间钻头蛛F1代雄蛛的1龄期和总历期极显著缩短（P<0.01），2龄、3龄和5龄幼蛛的发育历期显著缩短（P<0.05），而卵期和4龄幼蛛的发育历期在感染和未感染Wolbachia的草间钻头蛛之间没有差异（P>0.05）。感染Wolbachia的草间钻头蛛子代雌雄比有极显著提高（P<0.01）。④其它蜘蛛共生菌群检测结果表明，内生菌是蜘蛛体内共生菌群中的优势菌。.本研究运用实验研究的方法证实了内生菌可以通过宿主的交配行为在雌雄个体间进行传播，弥补了内生菌水平传递方式研究的不足，在共生菌水平传递研究方面取得了突破性的进展。且首次测定了多种蜘蛛体内共生菌群的多样性，并发现Wolbachia感染可以缩短草间钻头蛛的生长发育历期。