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共生奇文主要展示共生君Mutualist团队推荐的优秀科学论文，不定期为您奉上学术盛宴！本期奇文为您介绍发表在Ecology Letters上的文章《Parasitoids as drivers of symbiont diversity in an insect host》，寄生物控制昆虫体内共生菌的多样性。
作者：牛跃迪，南京农业大学硕士在读，主要研究共生菌与水稻飞虱相互作用的分子机制。
免疫系统的基因最多样，多样到每个器官只能表达免疫基因的一部分。多样的免疫基因可以帮助生物对抗寄生物和病原菌。除此之外，节肢动物经常将抵御寄生物的功能交给体内的共生菌，蚜虫就是其中的一个典型代表。蚜虫体内有许多共生菌可以抵御肠道致病真菌和寄生蜂。有时侯蚜虫体内可能同时存在不同种或同种不同株的共生菌。Nina Hafer-Hahmann等发现共生菌可能因为寄生物的不同而被选择，最终抵御某种寄生物最有效的共生菌被留下。如果缺乏对应的寄生物，蚜虫体内共生菌可能会因消耗寄主能量而数量减少，直至消失。
实验过程
本研究选择的试验昆虫是蚕豆蚜（Aphis fabae），这是一种为害蚕豆和甜菜的昆虫。试验选取了来自同一母本的4个品系，它们之间除了体内的共生菌H. defensa不同外其他完全相同，其中一种体内无H. defensa（H-），另三种体内的H. defensa株系不同，分别称为H15、H76和H402。
寄生蜂选择的是三种无性单雌品系的豆柄瘤蚜茧蜂（Lysiphlebus fabarum），简称为W64、W348和W369。W64对含H76的蚜虫寄生能力弱，W369无法寄生含H402的蚜虫，W348从未成功寄生过含H15的蚜虫。
试验在养虫笼中进行，每个笼子中放3盆两周大的蚕豆苗，分别投入9头4种品系的雌性蚕豆蚜，共36头雌性蚜虫，任其无性繁殖4-6天后，投入寄生蜂，根据寄生蜂的投入情况分为6个处理：无寄生蜂投放（NoWasp），投入单品系寄生蜂（W64，W348，W369，3个处理），三种品系寄生蜂等比例混合投放(WMixSim，Wasp-Mix-Simple)，三种品系寄生蜂分阶段分别投放（WMixSeq，Wasp-Mix-Separate），每个处理设5组重复。寄生蜂的寿命只有2-3天，蚜虫被寄生死亡后会干瘪木乃伊化。一代完成后收集健康的雌性成虫继续重复下一代实验，如此循环10代。
记录每一代结束时木乃伊化的蚜虫数量和笼子中植物的茎杆长度。此外，在第2代、第6代和第10代结束后，每笼收集15头健康蚜虫做种群分析。实验结束后统计每一处理中每一重复的蚜虫群落构成，观察各种群在所有实验组中所占比例。
a图为六种不同处理的示意图，不同颜色的寄生蜂代表不同体系，b图为实验流程示意图，六种处理各进行十代。
结果分析
寄生蜂的存在与否并未影响植物的茎杆长度，说明寄生蜂对蚜虫的食物没有显着影响。H-蚜虫在未投入寄生蜂的对照组中最终占比超过了80%，但在有寄生蜂处理的实验过程中H-蚜虫种群缩小，逐渐消失，说明在没有寄生蜂存在的情况下蚜虫更倾向于不含H. defensa。
除对照组外，其它处理中H+蚜虫的比例增加，且在2-3代后木乃伊化率下降，但不同处理间木乃伊化率下降的曲线斜率不同：在W64和W369处理中，木乃伊化率下降的很快，在第4代后木乃伊化的蚜虫数量就几乎为零，说明此时蚜虫几乎全部含有免疫寄生蜂的共生菌，即这两种处理强力筛选了携带特定H. defensa共生菌的蚜虫。单寄生蜂W348处理直至实验结束，依然有H76和H402的存在。在两组多寄生蜂的处理（WMixSim和WMixSeq）中，所有蚜虫中最后都含有H76和H402或二者之一，说明这两种株系更具有抗性。H15种群在除对照外所有处理中都消失。
寄生蜂同样影响了蚜虫种群的多样性。一开始蚜虫种群多样性处于最大化，而后Shannon多样性指数都降低了（注：Shannon指数越大，生物多样性越高）。其中有两组处理（W369和W64）的Shannon多样性指数变为0，代表此时两组处理中只有一种蚜虫类型。两组多寄生处理中种群多样性指数并没有降低许多，无寄生处理的种群多样性依旧很高。
研究意义
寄生蜂常在田间用于防治蚜虫，但由于蚜虫体内H. defensa共生菌的存在，寄生蜂防治害虫的有效性可能会大大降低。本研究发现使用多种寄生蜂品系或经常更换寄生蜂品系会改善这一现象。定期补充寄生蜂的数量，保证寄生蜂的密度也可以达到防治的效果。
论文ID
原名：Parasitoids as drivers of symbiont diversity in an insect host
译名：寄生物控制昆虫体内共生菌的多样性
期刊：Ecology Letters
IF:8.699
发表时间：.5.6
通讯作者：Nina Hafer-Hahmann
通讯作者单位：EAWAG,Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology,Uberlandstrasse 133, 8600 D € uben- € dorf, Switzerland
论文编号：/publon/10.1111/ele.13526
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