植食性昆虫、植物和共生微生物的功能关联（英文）

植食性昆虫和植物均能与微生物形成密切关系,它们各自的生态功能及相互关系也常被共生微生物所影响。近年来,随着分子水平研究方法的进展,植食性昆虫和植物中很多可遗传共生微生物(细菌、真菌等)被发现。共生微生物能够在营养、生殖、防御和解毒等方面给宿主带来显著影响,并与宿主形成竞争、互利或寄生等关系。植食性昆虫体内的含菌胞、肠道、血淋巴、唾液腺等常含有重要功能的共生微生物。新的分子生物学手段和高通量测序技术的应用使得我们能够增加对宿主和共生微生物(即使处于低丰度)之间关系的了解。尝试总结植食性昆虫和植物共生微生物的多样性及其关系、昆虫和植物互作机制、昆虫共生菌解毒植物毒素等方面的研究,突出强调应以系统观思维来理解共生微生物、植食性昆虫和植物间的功能关联,就将来值得研究的问题提出了建议。     

植物共生微生物混合接种效应的研究进展

以菌根真菌为主 ,从菌根真菌与根瘤菌间的关系及其对宿主植物的影响、VA菌根与外生菌根混合接种对宿主植物的影响以及菌根真菌与共生固氮放线菌的关系对宿主植物的影响三方面 ,对近年来国内外一些相关研究加以评述和讨论 .着重论述了菌根真菌、共生微生物与宿主植物的相互作用对宿主植物生长、营养、生理及抗逆性等方面产生的影响 .并对今后这方面的研究、应用和发展方向提出建议 .     

菌丝内生细菌及其宿主真菌共生体系研究进展

微生物共生普遍存在于自然界中，真菌-细菌联合体能以多种方式相互作用，共同发挥各种生态功能。有些细菌驻留在真菌菌丝内部，借以调控真菌的生长、发育、分布和次级代谢过程，这些细菌被称为菌丝内生细菌（endohyphal bacteria, EHB）。EHB的研究揭开了微生物生态学的一个新篇章，是真菌与细菌共生关系中最紧密的代表。在逆境条件下，EHB可以调节寄主生殖机制相关的关键成分或步骤，诱导植物激素类物质的产生，对寄主真菌具有辅助性保护作用。研究最深入的真菌-EHB共生体系是植物致病性根霉菌Rhizopus sp.与伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.，引起水稻幼苗枯萎病所必需的植物毒素——根霉素是由伯克霍尔德氏菌所产生的，而非寄主根霉菌本身产生的。EHB也会影响定殖于高等植物的内生真菌的生态和多样性。在某些情况下，EHB还有助于激活参与识别、转录调节和初级代谢蛋白合成过程的相关基因。目前已开发出了无菌培养分离EHB的方法，然而对真菌-EHB共生体系的研究尚不够深入。综述了菌丝内生细菌EHB及其与宿主真菌的共生体系，阐述这些伴侣之间复杂微妙的相互关系，以及EHB对宿主真菌和宿主植物生长和发育的影响，并对该领域的研究方向提出了建议。     

菌丝内生细菌及其宿主真菌共生体系研究进展

微生物共生普遍存在于自然界中，真菌-细菌联合体能以多种方式相互作用，共同发挥各种生态功能。有些细菌驻留在真菌菌丝内部，借以调控真菌的生长、发育、分布和次级代谢过程，这些细菌被称为菌丝内生细菌（endohyphal bacteria, EHB）。EHB的研究揭开了微生物生态学的一个新篇章，是真菌与细菌共生关系中最紧密的代表。在逆境条件下，EHB可以调节寄主生殖机制相关的关键成分或步骤，诱导植物激素类物质的产生，对寄主真菌具有辅助性保护作用。研究最深入的真菌-EHB共生体系是植物致病性根霉菌Rhizopus sp.与伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.，引起水稻幼苗枯萎病所必需的植物毒素——根霉素是由伯克霍尔德氏菌所产生的，而非寄主根霉菌本身产生的。EHB也会影响定殖于高等植物的内生真菌的生态和多样性。在某些情况下，EHB还有助于激活参与识别、转录调节和初级代谢蛋白合成过程的相关基因。目前已开发出了无菌培养分离EHB的方法，然而对真菌-EHB共生体系的研究尚不够深入。综述了菌丝内生细菌EHB及其与宿主真菌的共生体系，阐述这些伴侣之间复杂微妙的相互关系，以及EHB对宿主真菌和宿主植物生长和发育的影响，并对该领域的研究方向提出了建议。     

AMF对间套作体系中植物-土壤-微生物相互作用的影响及机制

丛枝菌根真菌（AMF）能与自然环境中的多数陆生植物互利共生。间套作种植作为增加农田生态系统生物多样性的重要措施，能显著提高植物对农田环境中多种资源的利用率。在间套作体系中，AMF通过对农作物和土壤环境的影响，提高农田生态系统的经济产量并促进其可持续发展。本文从AMF对宿主植物根系特征的影响、AMF对宿主植物根际微生物群落结构功能的影响、AMF在改善土壤结构提高土壤肥力方面的作用、菌根植物间共生菌丝网络的养分资源传递分配等方面，阐述AMF对间套作体系中植物-土壤-微生物相互作用的影响及其机制，为AMF在农业方面的进一步应用提供理论基础。     

喀斯特适生植物的共生微生物的研究进展

笔者通过对喀斯特适生植物根际土壤、根部和叶片等微生物群落特征的实验分析,发现喀斯特适生植物与多种已知可促进宿主植物抗逆的微生物共生。同时,还通过对喀斯特生态环境的土壤特征、植物共生微生物的生理生态作用等研究的梳理,并提出:共生微生物可以帮助宿主植物适应盐、旱等多种不利环境;喀斯特适生植物的共生微生物在生态保护和农业生产方面具有重要的应用价值;目前石漠化的治理方式不应只注重乔灌草的搭配,还应考虑生态系统中植物与微生物间紧密的相互作用及土壤、微生物与植物的相互影响。     

氮沉降对植物共生微生物的影响研究进展

植物和微生物的相互作用可能在植物适应和减缓气候变化中发挥重要功能.初始陆地植物是一种半水生的原始藻类和水生真菌的共生产物，氮沉降会使植物共生微生物群落的组成、多样性和功能发生改变，减少植物和功能微生物之间的潜在联系，引起可预测的功能特征变化，进而对生态系统产生影响.植物共生微生物直接影响植物的生长和生理生态功能，微生物多样性和群落结构与生态系统功能之间的交互作用一直是生态学的关键科学问题之一.系统研究氮沉降对于植物微生物群落功能团的影响以及植物与其共生微生物之间的协同进化关系，对于揭示未来全球变化背景下植物共生微生物对生态系统功能的影响机制及其调控手段具有重要意义.     

高温胁迫对植食性昆虫影响研究进展

昆虫作为变温动物类群,极易遭受高温胁迫的影响。研究高温胁迫对植食性昆虫的影响,可为气候变暖背景下农林害虫的种群动态监测及地理适生区预测提供重要理论依据。笔者从植食性昆虫个体、种间互作关系、种群及群落3个层面,综述了高温胁迫对植食性昆虫影响的国内外进展。研究发现,高温胁迫会对植食性昆虫个体的生长发育、繁殖及生理生化带来负面效应,但昆虫自身也会进化出一系列基于形态、行为及基因表达的热胁迫响应机制。高温胁迫对寄主植物、天敌、共生微生物的影响也能够通过种间互作传递给植食性昆虫,并导致寄主植物-植食性昆虫-天敌3级营养关系发生变化。同时,高温胁迫还能通过影响昆虫个体及种间关系,间接影响昆虫的种群动态、种群多样性及其生态功能,并可能导致植食性昆虫的种群大爆发或衰退。最后,笔者认为此领域未来研究方向为:在个体层面上,应优化高温胁迫处理方式并综合考虑干旱和降水等环境因子,开展农林害虫种群的长期野外监测,应注重高温胁迫对昆虫参与生长发育繁殖功能基因的影响;在种间关系层面上,应关注高温胁迫对昆虫关联的复杂多样的食物网及互作体系的影响;此外,应结合高温胁迫对不同昆虫种类自身生理特性和行为模式的影响,阐明温度升高对昆虫群落的影响。     

植物内生菌在建设节水型园林中的潜在应用

植物内生菌是生活于健康植物内,与宿主植物建立互惠互利的共生关系的微生物,具有促进植物生长、提高植物抗干旱胁迫能力等作用。本文总结了植物内生菌的种类,综述了其抗干旱胁迫作用机理和在园林绿化植物抗干旱胁迫中的应用研究,以期为植物内生菌资源在园林绿化、建设节水型园林等方面提供参考。     

特别的爱给特别的你——昆虫与榕树的协同进化

<正>榕树和传粉榕小蜂是昆虫与植物之间专性互利共生关系的标志性代表。当然,除传粉榕小蜂外,还有多种非传粉榕小蜂等其他昆虫与榕果相伴共生。互利共生是两个物种在长期而稳定的进化历程中形成的互相依赖、共同获利的共生关系。互利共生的生物构成了一种非常巧妙而有趣的共生系统,也为科学家研究物种间协同进化和物种形成等课题提供了理想的研究对象。其中,传粉昆虫和植物之间的     

大气污染对森林昆虫种群动态的影响研究进展

概述了大气污染对森林昆虫种群时空动态的影响以及可能的作用机制，指明了今后的研究方向。目前我国大气污染严重，应重视和加强大气污染对森林昆虫种群动态影响的研究。     

真菌和昆虫的互作关系及协同进化

真菌与昆虫是自然界存在的两个最大生物类群.两者在漫长的进化过程中逐渐形成了复杂而密切关系,无论在昆虫的体表还是昆虫的体内,都存在着丰富的真菌类群.许多昆虫都与真菌间形成了互惠的共生关系,因而才得以更好的利用资源、适应环境和占领新的生境.研究真菌和昆虫的互作和协同进化对于我们认识生物多样性的形成、物种的分化、生物地理分布等有着重要意义.     

Symbiotic fungal endophytes control insect host-parasite interaction webs

Symbiotic microorganisms that live intimately associated with terrestrial plants affect both the quantity and quality of resources, and thus the energy supply to consumer populations at higher levels in the food chain. Empirical evidence on resource limitation of food webs points to primary productivity as a major determinant of consumer abundance and trophic structure. Prey quality plays a critical role in community regulation. Plants infected by endophytic fungi are known to be chemically protected against herbivore consumption. However, the influence of this microbe-plant association on multi-trophic interactions remains largely unexplored. Here we present the effects of fungal endophytes on insect food webs that reflect limited energy transfer to consumers as a result of low plant quality, rather than low productivity. Herbivore-parasite webs on endophyte-free grasses show enhanced insect abundance at alternate trophic levels, higher rates of parasitism, and increased dominance by a few trophic links. These results mirror predicted effects of increased productivity on food-web dynamics. Thus 'hidden' microbial symbionts can have community-wide impacts on the pattern and strength of resource-consumer interactions.     

Jasmonate and salicylate induce expression of herbivore cytochrome P450 genes

Jasmonate and salicylate are plant-produced signals that activate plant defence genes after herbivory or pathogen attack. Amplification of these signals, evoked by either enemy attack or experimental manipulation, leads to an increase in the synthesis of toxic compounds (allelochemicals) and defence proteins in the plants. Although the jasmonate and salicylate signal cascades activate different sets of plant defence genes, or even act antagonistically, there is substantial communication between the pathways. Jasmonate and salicylate also contribute to protecting plants against herbivores by causing plants that experience insect damage to increase their production of volatile molecules that attract natural enemies of herbivorous insects. In response to plant defences, herbivores increase their production of enzymes that detoxify allelochemicals, including cytochrome P450s (refs 15, 16). But herbivores are potentially vulnerable to toxic allelochemicals in the duration between ingesting toxins and induction of detoxification systems. Here we show that the corn earworm Helicoverpa zea uses jasmonate and salicylate to activate four of its cytochrome P450 genes that are associated with detoxification either before or concomitantly with the biosynthesis of allelochemicals. This ability to 'eavesdrop' on plant defence signals protects H. zea against toxins produced by host plants.     

蚜虫次级内共生菌的多样性和功能

内共生菌与其寄主之间的关系一直都是生物学研究的热点。蚜虫类昆虫的内共生菌分为初级内共生菌(Buchnera)和一些次级内共生菌。Buchnera与蚜虫寄主之间有密切的营养共生关系,对蚜虫寄主的生长发育至关重要。虽然次级内共生菌在蚜虫体内含量相对较少,但是随着研究的不断深入,次级内共生菌无论对蚜虫寄主的生态行为(抵御寄生蜂、耐高温特性、体色形成等)还是物种形成和进化的影响都不容忽视。此外,次级内共生菌基因组序列的测定,也促进了功能基因学的发展。在系统梳理已发表文献的基础上,本文主要综述了蚜虫次级内共生菌的基本特征、多样性、及其对蚜虫寄主的生态影响,进而对未来值得关注的问题进行了展望。     

中国常见的访花传粉寄蝇(昆虫纲:双翅目)

访花传粉是显花植物和动物(主要是昆虫、鸟类和蝙蝠)协同进化的结果,已知显花植物85%是由昆虫传媒授粉的。双翅目寄蝇科是一类重要的访花传粉昆虫,突颜寄蝇亚科和寄蝇族等成虫最常见于各类显花植物上。报告了我国常见的访花传粉寄蝇科4亚科18族54属119种物种名录,它们在农林牧业生产、植物保护、害虫生物控制及维护生态系统平衡稳定中意义重大,但还没有被认识和利用。     

Symbiosis insights through metagenomic analysis of a microbial consortium

Symbioses between bacteria and eukaryotes are ubiquitous, yet our understanding of the interactions driving these associations is hampered by our inability to cultivate most host-associated microbes. Here we use a metagenomic approach to describe four co-occurring symbionts from the marine oligochaete Olavius algarvensis, a worm lacking a mouth, gut and nephridia. Shotgun sequencing and metabolic pathway reconstruction revealed that the symbionts are sulphur-oxidizing and sulphate-reducing bacteria, all of which are capable of carbon fixation, thus providing the host with multiple sources of nutrition. Molecular evidence for the uptake and recycling of worm waste products by the symbionts suggests how the worm could eliminate its excretory system, an adaptation unique among annelid worms. We propose a model that describes how the versatile metabolism within this symbiotic consortium provides the host with an optimal energy supply as it shuttles between the upper oxic and lower anoxic coastal sediments that it inhabits.     

Feedback with soil biota contributes to plant rarity and invasiveness in communities

Understanding the relative abundance of species in plant communities is an unsolved problem. Mechanisms such as competition, resource partitioning, dispersal ability and predation tolerance do not adequately explain relative abundance under field conditions. Recent work suggests that interactions between plants and soil microbes is important. Here I show that such interaction explains a significant proportion of the variance in the relative abundance of species in plant communities. Rare plants exhibited a relative decrease in growth on 'home' soil in which pathogens had had a chance to accumulate, whereas invasive plants benefited from interactions with mycorrhizal fungi. Some plant species accumulate pathogens quickly and maintain low densities as a result of the accumulation of species-specific pathogens, whereas others accumulate species-specific pathogens more slowly and do not experience negative feedback until plant densities reach high levels. These results indicate that plants have different abilities to influence their abundance by changing the structure of their soil communities, and that this is an important regulator of plant community structure.     

Proteome changes in the plasma of Papilio xuthus (Lepidoptera: Papilionidae): effect of parasitization by the endoparasitic wasp Pteromalus puparum (Hymenoptera: Pteromalidae)

Although the biochemical dissection of parasitoid-host interactions is becoming well characterized, the molecular knowledge concerning them is minimal. In order to understand the molecular bases of the host immune response to parasitoid attack, we explored the response of Papilio xuthus parasitized by the endoparasitic wasp Pteromalus puparum using proteomic approach. By examining the differential expression of plasma proteins in the parasitized and unparasitized host pupae by two-dimensional (2D) electrophoresis, 16 proteins were found to vary in relation to parasitization compared with unparasitized control samples. All of them were submitted to identification by mass spectrometry coupled with a database search. The modulated proteins were found to fall into the following functional groups: humoral or cellular immunity, detoxification, energy metabolism, and others. This study contributes insights into the molecular mechanism of the relationships between parasitoids and their host insects.     

中国瓢虫科的物种多样性分析

从华夏地理区的形成及其气候条件对植物进化的影响 ,以及昆虫与植物的协同进化关系 ,分析了包括10亚科 85属 6 80种的中国瓢虫科昆虫的物种多样性 ,并对中国分布的瓢虫科物种数进行了估算