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大气CO2浓度升高导致的全球变暖已成为全球共识,褐飞虱(Nilaparvatalugens)的大面积爆发与其对环境因素的生态适应性紧密相关。高CO2浓度下昆虫肠道细菌变化可增强植食性昆虫对未来CO2浓度升高的适应性。褐飞虱作为取食水稻的单食性昆虫,研究褐飞虱肠道细菌对高CO2浓度的响应规律,可探讨褐飞虱种群对当前CO2浓度升高条件下的生态适应性机制。本实验模拟了三种CO2浓度,(当前对照浓度380μL/L、本世纪中期浓度550μL/L和本世纪末浓度750μL/L),研究了不同CO2浓度下褐飞虱肠道内可培养细菌多样性变化;利用荧光定量PCR技术比较了三种CO2浓度状态下褐飞虱五种肠道可培养细菌的相对含量变化;并结合两性生命表,分析了枯草芽孢杆菌对褐飞虱生长发育和繁殖的影响。实验结果如下: 1.高CO2浓度对褐飞虱肠道内可培养细菌多样性的影响 750μL/LCO2浓度处理下,褐飞虱肠道内可培养细菌归属于厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);380μL/L和550μL/LCO2浓度下,褐飞虱肠道内可培养细菌均隶属于厚壁菌门、放线菌门、变形菌门。三种CO2浓度下褐飞虱肠道内分离出的纯培养菌株均为厚壁菌门(Firmicutes)最多。750μL/LCO2浓度处理下,褐飞虱肠道内可培养细菌的种类较对照CO2浓度处理显著降低,且褐飞虱肠道内可培养细菌组成也存在差异。三种CO2浓度处理下,褐飞虱肠道内可培养细菌为沙福芽孢杆菌(Bacillussafensis)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、嗜热杆菌(Geobacillusstearothermophilus)、蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)、不动杆菌(Acinetobactersoli)和克雷伯氏菌(Klebsiellavariicola)。 2.褐飞虱5种肠道细菌对三种CO2浓度的响应 选取5种共有细菌中,550μL/LCO2浓度处理下,Bacillussafensis、Geobacillusstearothermophilus和Klebsiellavariicola相对含量较对照CO2浓度处理显著降低(p<0.05),而550μL/LCO2浓度处理与750μL/LCO2浓度处理下,Bacillussafensis、Geobacillusstearothermophilus和Klebsiellavariicola相对含量无显著差异(p>0.05);三种CO2浓度处理下,褐飞虱肠道Bacillussubtilis相对含量随CO2浓度的升高而显著下降(p<0.05);Acinetobactersoli的相对含量在三种CO2浓度之间为无显著差异(p>0.05)。 3.高CO2浓度下枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis对褐飞虱生长发育的影响 750μL/LCO2浓度处理下,饲喂枯草芽孢杆菌后,褐飞虱成虫前期、成虫寿命、繁殖力、产卵前期和周限增长率与750μL/LCO2浓度未饲喂枯草芽孢杆菌处理均无显著差异(p>0.05);而褐飞虱总产卵前期和部分世代时间较750μL/LCO2浓度未饲喂枯草芽孢杆菌处理显著上升(p<0.05),内禀增长率显著下降(p<0.05),该结果表明,750μL/LCO2浓度下,饲喂褐飞虱枯草芽孢杆菌后,褐飞虱种群数量增长减缓、环境适应力降低。 上述实验结果表明,三种CO2浓度对褐飞虱肠道内可培养细菌多样性的影响存在着差异,三种CO2浓度下分离出的纯培养菌株以厚壁菌门种类最多,三种CO2浓度处理下褐飞虱肠道Bacillussubtilis相对含量随CO2浓度的升高而显著下降,750μL/LCO2浓度处理下,Bacillussubtilis对褐飞虱的生长发育和生态适应性存在不利影响。本研究结果可为未来全球变暖下,褐飞虱的生态适应性和综合治理提供理论依据。