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蚂蚁是自然界中种类和数量极为丰富的昆虫类群,也是高度进化的社会性昆虫。蚂蚁的觅食和筑巢活动对于生态系统中其他生物类群及生态环境亦产生重要的影响和作用,被誉为“生态系统的工程师”。大多数蚂蚁为杂食性,在觅食的过程中即可取食固体食物如植物种子、其他昆虫尸体,也可取食液体食物如植物汁液、花蜜及半翅目昆虫的蜜露。但蚂蚁消化系统的特异性表明其主要利用液体食物,其口前腔具有特殊的颊下囊(infrabuccal pocket)结构,能够过滤固体食物颗粒,保证了整个消化道的畅通。 前期针对杂食性蚂蚁日本弓背蚁颊下囊的形态结构及其微生物组成的研究结果表明,颊下囊中的微生物种类和数量明显高于消化道,具有过滤和贮存来自食物、蚁巢和蚂蚁体表微生物的功能,并且放线菌为颊下囊中优势类微生物类群。但截止目前关于蚂蚁颊下囊的功能及其微生物组成等方面的研究仍然局限于少数几种蚂蚁的零星研究。 本研究以肉食性蚂蚁爪哇扁头猛蚁Ectomomyrmex javanus工蚁的颊下囊为研究对象,研究其形态及超微结构、放线菌的组成及其抑菌活性,取得如下主要研究结果: 1.利用半薄切片技术获得爪哇扁头猛蚁头部的连续切片,结果表明,颊下囊位于口前腔,是由下咽部内壁内陷形成的袋状结构,具有极大的弹性,其大小取决于其内含物的多少,颊下囊饱满时其最大直径约为330±30μm;下咽部前端向下延伸形成颊板,下唇向上延伸折叠,两者形成了控制颊下囊的闭合结构,调控固体物质的进出;颊下囊外壁没有任何肌肉组织,说明颊下囊的收缩是由于体腔压力而非肌肉动力引起的;觅食工蚁的颊下囊上午基本无内含物,而下午一般较为饱满。 2.扫描电镜结果表明,颊下囊外表面为规则的网格状突起,在与之连接的前咽下部整齐排列着末端呈弯钩状的密毛;颊下囊内表面由多边形鳞片状结构叠瓦状排列组成,每个鳞片状结构上有数量和长度不等的指状微绒毛,其着生方向均朝向颊下囊的入口;微绒毛的长度随着颊下囊的深度逐渐变短,数量逐渐减少,在其内部最终消失。这些微绒毛可能与颊下囊的过滤作用有关。 3.透射电镜结果表明,颊下囊前部的外壁较其他部位厚,厚度达到24.45±3.45μm,其它部位外壁厚度仅为6.87±1.12μm,这种加厚现象可能是为了增加其结构的稳定性,与其肉食性相适应;外壁由明显的内表皮、外表皮和上表皮组成,上皮细胞层由单层的细胞组成,在颊下囊前部厚度可达10.18±2.50μm,在颊下囊后部则只有3.18±0.97μm。顶端的细胞膜分化为具有微绒毛的不规则边缘,上皮顶端的细胞膜间具有交错的内褶,细胞质中包含丰富的线粒体和糖原。在颊下囊内含物中发现大量的似于酵母菌的真菌孢子。 4.利用传统的微生物分离培养和序列分析相结合的方法,对单个颊下囊中可培养放线菌进行分离培养,共获得9株不同的放线菌。从分离菌株种类及其在不同蚁巢的分布和分离频率可以看出,链霉菌为优势类群,共有6个菌株(B1,A3,B4,B5,B3,A2),菌株B1、A3和B5在3个蚁巢中均有分布,平均分离频率较高,分别为93.3%、80.0%和53.3%;菌株C1为微杆菌属Microbacterium,其分离频率达到100.0%,在三个蚁巢中均有分布。菌株A1为冢村氏菌属Tsukamurella,其分离频率为80.0%,也在三个蚁巢中均有分布。菌株B2为拟无枝酸菌属Amycolatopsis,仅在两个巢中分布,分离频率仅为26.7%。 5.利用平板对峙法和生长速率法对9株放线菌进行抑菌活性研究,结果表明,菌株B2(拟无枝酸菌属)以及菌株B3、B4和B5(链霉菌属)对8种植物病原真菌具有一定的抑菌活性,其中,菌株B4的发酵液对全部8种病原菌均表现出较强的抑菌活性,尤其对葡萄座腔菌、瓜亡革菌、矩园黑盘孢菌和苹果黑腐皮壳菌的抑菌率达到100%,显示出极强的抑菌效果,可进行进一步的开发利用。