家蚕病原细菌多样性、分布规律及其与蚕体共生菌关系研究

Bombyx mori, silkworm is an important economic and model insect while silkworm diseases do great harm to sericulture. Comparing to other diseases, bacterial diseases are lack of systematic and deep study. Silkworm diseases are diversity in different areas as the result of vast territory in China, while there’re few reports about diversity and structure difference of pathogenic bacteria. To gain insight into the diversity and structure variations of B. mori bacterial pathogen, pathogen will be isolated from naturally infected silkworm which were collected on respective raring areas and identified by 16S rDNA sequencing and phylogenetic analysis. The relationship between pathogen and symbiotic bacteria is close and complex. In the background of the host microbial community, diversity of pathogenic bacteria could be understudied more comprehensive. Three most important pathogenic bacteria will be set as a model to study the effect of pathogen on microbial community structure of silkworm, through high-throughput sequencing. In-depth analysis relationship between silkworm pathogenic bacteria and other symbiotic bacteria in large data, which would be competition or coordination, will lead a new way lead to prevent and control pathogen by commensal bacteria.

家蚕是重要的经济动物和模式昆虫，蚕病危害巨大，细菌病害相对其他病害缺乏系统深入研究。中国幅员辽阔各蚕区病害情况迥异，病原细菌多样性和各地病原菌结构的研究未见报道。本研究拟从代表性蚕区采集自然感染的病蚕，分离病原细菌，通过16S rDNA鉴定病原菌，系统研究家蚕病原细菌的多样性，分析病原细菌组成结构随地域、季节发生变化的规律，并探讨规律形成的可能原因。病原细菌和共生菌关系密切复杂，在宿主微生物群落的背景中研究病原菌，能更全面、深入理解病原细菌的多样性。以危害最严重的三种病原细菌为模型，通过高通量测序，研究病原菌感染导致的蚕体微生物群落结构变化，深入分析家蚕病原细菌与其他蚕体微生物的关系，从大数据中寻找可能与病原细菌有竞争和协调作用的微生物，为家蚕病害防治提供共生菌防控的新思路。

家蚕(Bombyx mori)是重要的经济动物和模式昆虫，2017年我国年产值306.4亿元，蚕病年损失15%左右。细菌病是主要蚕病之一，病原细菌可单独为害家蚕也能协同其他病原导致大规模蚕病。此外，随着我国近年抗病毒蚕品种的推广，细菌病害在抗病毒蚕品种饲养中的危害尤其突出。但病原细菌的研究很有限，不够系统深入。.本项目从我国8省/直辖市30个县市采集442头感病和健康家蚕，分离纯化鉴定512个分离株并完成致病力测试，系统研究家蚕病原细菌的多样性，组成结构随地域、季节发生变化的规律及规律可能成因。研究表明家蚕病原细菌具有丰富的多样性，来自于变形杆菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)，涉及34个属至少63个种，新发现16个属的50个分离株对家蚕有致病力，它们对昆虫的致病力尚未见报道，是潜在的新昆虫病原细菌。除生产上危害严重的芽胞杆菌属(Bacillus)和沙雷氏菌属(Serratia)外，以普罗威登斯菌属(Providencia)为代表的属致病力较强，对生产潜在危害较大，应加强防范。9个气候因子对病原细菌结构组成的矫正解释量为11.89%，表明地理环境的相似性能导致病原菌结构的相似性，3省春夏季的病原菌种类明显比夏秋季丰富，春夏季高致病菌比例更高，需采取更多措施防控春夏季家蚕细菌病害。筛选出一批具有生防潜力的家蚕病原细菌，完成首个肠杆菌科细菌(Lelliottia amnigena) ZB04全基因组测序、拼接(GenBank: CP015774.2)，分析预测其杀线虫机制。.重要病原细菌苏云金芽胞杆菌和粘质沙雷氏菌饲喂家蚕，家蚕肠道微生物多样性明显降低，network网络分析表明芽胞杆菌属与莫拉克斯氏菌属(Moraxella)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、细杆菌属(Microbacterium)，奈瑟氏菌属(Neisseria)、葡萄球菌属(Staphylococcus)正相关，与沙雷氏菌属负相关；沙雷氏菌属与芽胞杆菌属、葡萄球菌属、细杆菌属、劳尔氏菌属(Ralstonia)，Glutamicibacter、不动杆菌属(Acinetobacter)、泛菌属(Pantoea)负相关。调节家蚕肠道菌群结构可作为细菌病害防控新思路。