昆蟲腸道微生物分離培養(yǎng)策略探究

郭子俊，字 燕

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院，云南昆明 650201）

昆蟲腸道是昆蟲與外部環(huán)境之間重要的交界，其中具有數(shù)量龐大的微生物，種類繁多，有細菌、真菌、病毒等各種微生物。腸道微生物受到昆蟲和外界環(huán)境的雙重調(diào)解，二者相互依存、制約，在生理條件上達到平衡。與此同時，腸道微生物也對昆蟲的生理和病理等多方面的特征也有十分顯著的影響。受到多種條件的影響，昆蟲腸道微生物受到各界廣泛的關(guān)注。近年來，各項研究表明，昆蟲腸道微生物參與了許多病癥和發(fā)育的過程，昆蟲腸道微生物分離培養(yǎng)技術(shù)引起研究熱潮，取得較為顯著的進展。

1 昆蟲腸道微生物的概述

昆蟲是自然界較為多樣化的物種，在一般情況下，它從環(huán)境和食物中獲取各類的微生物，經(jīng)過腸道的運作和選擇獲取共生菌。在這種情況下，昆蟲腸道微生物較大程度依賴于昆蟲的食物種類和其物理環(huán)境，主要有四種棲居方式。

一般情況來講，腸道微生物主要來源于體外，處于動態(tài)變化之中，不同微生物之間存在較大的差異。受到昆蟲的食性和生理結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，昆蟲腸道微生物就有較強的多樣性和穩(wěn)定性，部分腸道微生物的種群結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，對昆蟲而言也具有較為重要的生理作用。

2 腸道微生物的分類情況

腸道微生物與其他物種在基本性質(zhì)上相同，數(shù)量和種類繁多，受環(huán)境的影響，具有不同的組成結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，有以下幾種結(jié)果：

2.1 常駐微生物和過路微生物

腸道微生物具有多樣性，在不同的環(huán)境下呈現(xiàn)不同的生存和居住狀態(tài)，根據(jù)其不同的性質(zhì)，可具體分為常駐微生物和過路微生物。前者的生存狀態(tài)較為穩(wěn)定，生活于昆蟲腸道內(nèi)部特定的區(qū)域；后者無固定的生存區(qū)域，不能在腸道內(nèi)部長久地生存。與此同時，常駐微生物的增殖速度較快，甚至超過昆蟲對其的排除速度。

2.2 胞內(nèi)共生菌和胞外共生菌

根據(jù)不同的生長形態(tài)，昆蟲腸道微生物可分為胞內(nèi)共生菌和胞外共生菌。前者存在較為廣泛，大多存在于宿主的血腔中，生活在特定的細胞中，在一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為一種特殊的含菌體形態(tài)。而胞外共生菌則不同，有多種多樣的形態(tài)，依附于腸壁內(nèi)部的細胞組織，生存不夠固定。

3 昆蟲腸道微生物的生物學(xué)功能及技術(shù)開發(fā)意義

3.1 幫助昆蟲消化食物

昆蟲通過腸道消化微生物獲取必要的營養(yǎng)，而腸道微生物除了可以提供必要的營養(yǎng)，還可以分泌消化酶，幫助昆蟲消化部分食物。以植食性昆蟲的研究為例，例如食木蟑螂和白蟻，該類昆蟲主要依賴自身和其腸道微生物進行食物的消化，不能僅憑借自身分泌的纖維素酶對植物纖維進行消化。部分昆蟲需要依賴腸道微生物進行食物的消化，低等及高等的白蟻同樣需要依靠腸道內(nèi)部的真菌或細菌對食物內(nèi)部的纖維素進行分解和消化，汲取營養(yǎng)。各項研究表明，大部分昆蟲腸道微生物，借助其內(nèi)部分泌的消化酶，對腸道內(nèi)部儲存的食物進行分解，進而協(xié)助昆蟲消化食物。

3.2 提高昆蟲的防御和抵抗能力

昆蟲腸道微生物依附于宿主體內(nèi)，對宿主產(chǎn)生各種各樣的影響，具有十分重要的作用。從具體的地理環(huán)境來講，昆蟲腸道微生物可以提高宿主的防御和解毒能力，增強其抵抗力，抵御病原細菌的入侵和天敵的捕食。通過研究表明，一些昆蟲腸道微生物可以通過礦化等相關(guān)作用將外部有毒物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化，幫助昆蟲進行解毒。以煙草甲為例，其體內(nèi)的酵母類共生體可以發(fā)揮解毒的作用，對宿主外源有毒物質(zhì)進行解毒，在很大程度上提高了昆蟲的抵御能力。

3.3 提供必要的營養(yǎng)成分

大部分昆蟲的食物來源較為單一，在生長過程中往往缺乏必要的營養(yǎng)物質(zhì)和成分，例如吸血類昆蟲。面對營養(yǎng)物質(zhì)不足時，昆蟲腸道微生物會合成多種的營養(yǎng)成分，為昆蟲提供天然食物中缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)，從而更好地維持昆蟲生命活動的正常運行。除此之外，相關(guān)的研究顯示，部分昆蟲的天然食物中缺乏生長發(fā)育所必要的酸性等其他營養(yǎng)物質(zhì)。在這種情況下，宿主需要充分發(fā)揮腸道微生物的合成作用，從而獲取必要營養(yǎng)成分來滿足其生長發(fā)育需要。

3.4 對昆蟲的壽命、發(fā)育和繁殖產(chǎn)生一定影響

根據(jù)調(diào)查顯示，部分昆蟲體內(nèi)的共生微生物在一定情況下可分泌一種性引誘劑，引誘成蟲進行交配，推動下一代昆蟲的發(fā)育和繁殖。與此同時，對綠蝽的腸道微生物進行研究，經(jīng)過抗生素處理過的微生物種類和數(shù)量明顯減少，昆蟲的生命期延長，但存活率和產(chǎn)卵率明顯下降。通過這種情況，可以得知，腸道微生物在不同的昆蟲體內(nèi)可以對宿主的壽命、發(fā)育和繁殖產(chǎn)生不同程度的影響。

4 昆蟲腸道微生物分離培養(yǎng)的應(yīng)用研究

根據(jù)多項研究顯示，對昆蟲腸道微生物進行分離培養(yǎng)會有較大的使用價值，在很多方面會發(fā)揮更大的作用。

4.1 害蟲防治

在昆蟲物種進化的過程中，宿主和腸道微生物也形成緊密的聯(lián)系，進行充分的研究，通過分離培養(yǎng)的方式，可以更好地找到害蟲防治的方法和策略。而對昆蟲腸道微生物分離培養(yǎng)用于害蟲防治，在國際上也得到廣泛的關(guān)注和一定的認可。通過改造腸道微生物，控制相關(guān)有害昆蟲的傳入，可以更好地抑制疾病的傳播。例如，早期科學(xué)家通過相關(guān)的實驗，通過基因的轉(zhuǎn)入與再生，將新的細菌在昆蟲體內(nèi)繁殖，抑制該昆蟲傳播相關(guān)疾病的能力，獲得較大的成效。之后的各項實驗也得到較大的成功。可以充分發(fā)揮腸道微生物引誘作用，利用相關(guān)的試劑和容器對其進行分離和培養(yǎng)，吸引部分害蟲上鉤，達到更好的害蟲防治的效果。與此同時，開辟新的思路，充分發(fā)揮其之間互作關(guān)系的優(yōu)勢，充分發(fā)揮腸道微生物破壞免疫屏障的作用，更好地抵御害蟲的攻擊，利于害蟲防治。

4.2 應(yīng)用于昆蟲資源具體的開發(fā)

通過各項研究顯示，對昆蟲腸道微生物進行分離和培養(yǎng)，具有較大的使用價值。進行相關(guān)的研究，通過更加深入地探索昆蟲腸道微生物與其宿主之間的關(guān)系，更好地認識其發(fā)展的規(guī)律，從而制作效果更加良好的微生態(tài)制劑，不斷提高使用質(zhì)量和效率。當(dāng)下，一些具有重要價值的研究已經(jīng)展開，在具體的操作過程中，也獲取許多具有更大價值的細菌，進一步推動昆蟲資源的開發(fā)，同時可以進一步提高昆蟲飼養(yǎng)的水平。從這種情況看來，昆蟲腸道微生物的分離和培養(yǎng)具有較大的意義，需要不斷完善相關(guān)的工具和設(shè)施，使制造微生態(tài)制劑的過程更加嚴(yán)謹，在應(yīng)用過程中更加嚴(yán)格，避免錯誤的出現(xiàn)。

相關(guān)的研究顯示，科學(xué)家曾經(jīng)對一種生物降解資源昆蟲進行了相關(guān)實驗，發(fā)現(xiàn)其腸道微生物的產(chǎn)物對其卵具有十分強大的引誘作用。通過該研究，其涉及的細菌復(fù)合體已經(jīng)被開發(fā)成微生態(tài)制劑，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于該類昆蟲的繁殖和規(guī)模化生產(chǎn)。

4.3 生物能源生產(chǎn)

不同種類的昆蟲腸道微生物具有不同的應(yīng)用價值。以植食性昆蟲為例，比如白蟻，他們具有十分強大的轉(zhuǎn)化作用，可以將食物中的相關(guān)生物纖維素轉(zhuǎn)化為天然食物中不存在的物質(zhì)，從而獲取所需要的營養(yǎng)成分和能量。該類昆蟲在生長中都進化發(fā)展出一套獨特的消化系統(tǒng)，可以借助自身和其腸道微生物通過共生作用進行消化和代謝。比如，低等的白蟻可以通過自身和腸道微生物的共生作用，降解纖維，轉(zhuǎn)化為葡萄糖，從中提取營養(yǎng)物質(zhì)。對此，該類昆蟲腸道微生物具有大量可以降解相關(guān)物質(zhì)纖維素活性的基因資源，通過對其分離和培養(yǎng)，可以廣泛應(yīng)用于生物能源產(chǎn)業(yè)。相關(guān)的研究顯示，從美洲大連中分離細菌的實驗獲得成功，成功得到具有纖維素水解活性的細菌，進一步推動基因克隆的研究和發(fā)展。在這種情況下，進行充分研究，通過專業(yè)的工具和技術(shù)對其進行分離和培養(yǎng)，克隆改造出新的基因，充分發(fā)揮其降解轉(zhuǎn)化作用，可以更加廣泛地應(yīng)用于生物能源生產(chǎn)，從而更好地推動技術(shù)的進步。

5 結(jié)語

昆蟲腸道微生物在許多方面都發(fā)揮著十分重要的作用，可以為昆蟲提供營養(yǎng)物質(zhì)，提高其免疫力和防御能力，有利于昆蟲的生長和發(fā)育。而充分發(fā)揮昆蟲腸道微生物的優(yōu)勢，對其進行分離和培養(yǎng)，具有較大的使用價值，將會創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。開發(fā)昆蟲腸道微生物分離培養(yǎng)技術(shù)，可以廣泛地應(yīng)用于害蟲防治，抑制昆蟲傳播疾病的能力。可以應(yīng)用于昆蟲資源的開發(fā)，更加科學(xué)地制造微生態(tài)制劑，提高昆蟲飼養(yǎng)的水平。與此同時，可以克隆有效基因，充分發(fā)揮轉(zhuǎn)化降解作用，廣泛應(yīng)用于生物能源生產(chǎn)。