Vai trò của vi sinh vật trong đât

Vai trò của vi sinh vật trong
Chuyển hóa Mối

R.W. O'Brien và M. Slayior
Khoa Hoá sinh học, Đại học Sydney, N.S.W. Năm 2006.

trừu tượng
Bài báo này đánh giá kiến thức hiện tại về vai trò của vi sinh vật cộng sinh trong quá trình
trao đổi chất của mối. Các vi sinh vật cộng sinh, bao gồm vi khuẩn (cao hơn và mối mọt) và
protozoa (mối mọt) nằm ở hậu môn. Tiêu hóa xenluloza trong mối mối dường như được trung
gian bởi các enzyme cellulolytic được tiết ra bởi các mối. Ở các mối hạn dưới, xenlulo được
tiêu hoá bởi các enzyme tiết ra bởi cả mối và bởi các protozoa. Các sản phẩm cuối cùng của
quá trình trao đổi chất protozoa (acetate và butyrate) được các nhà khoa học sử dụng như là
nguồn năng lượng. Một phương pháp tiêu hóa cellulose là của Macrotermitinae có quan hệ
cộng sinh với các loại nấm của chi Termitomyces. Mối có cellulase từ nấm. Các vi khuẩn tìm
thấy trong chân sau thường là bắt buộc mặc dù hindgut là k an khí. Một số vi khuẩn này
dường như có liên quan đến sự gắn kết dinitrogen trong ruột, nhưng không đóng vai trò nào
trong quá trình chuyển hóa xenluloza. Một số bằng chứng cho thấy rằng mối có thể tái sử
dụng nitơ trong các cửa hàng acid uric trong cơ thể chất béo của họ bằng cách sử dụng vi
khuẩn hindgut. Mặc dù có bằng chứng cho thấy lignin có thể bị phân hủy trong mô mối mọt,
rất khó để đánh giá vai trò của vi sinh vật sau xuất hiện trong quá trình này.
Giới thiệu
Mối (hoặc 'kiến trắng') là những côn trùng xã hội có mức độ phát triển cao, bao gồm
Isoptera. Theo thứ tự này, có sáu họ, trong đó năm loài được xếp loại là mối mọt
(Mastotermitidae, Kalotermitidae, Hodotermitidae, Rhino-termitidae và Serritermitidae). Mối
dưới có các chi độc đáo và các loài oxymonad, trichomonad và flagellates hypermastigote,
có khả năng ăn gỗ và sống như symbionts trong paunch của hindgut. Các họ mối khác
(Termitidae), chiếm khoảng 75% tất cả các loài, là mối mối cao hơn. Các quần thể độc tính
trong các mối này (khi chúng xảy ra) thấp và không bao gồm các loài ký sinh trùng
(Honigberg 1970).
Mối có trong một thuộc địa bao gồm một vài tinh thể, có đặc tính hình thái và chức năng và

đã được Miller (1969) và Noirot (1969b) mô tả chi tiết. Các hiến pháp có thể được chia thành
hai nhóm rộng, sinh sản và vô sinh. Quan trọng nhất của các nhà tù vô trùng là những người
lính và công nhân, trong số đó là những người lính nhiều nhất và cũng có trách nhiệm xây
dựng tổ và cho tất cả các hoạt động tìm kiếm thức ăn. Ngoài ra, công nhân chăm sóc trứng
và nuôi ấu trùng (những người mới nở), những người lính và hoàng hậu, tất cả đều không có
khả năng cho ăn. Hầu hết các nghiên cứu về sinh vật và vi sinh vật của mối đã được tiến
hành trên tầng lớp nhân viên vì chúng dễ tạo thành
240 R. W. 'BBrriieenn aanndd M. Slaytor


Nhiều cá thể nhất trong tổ và vì tầm quan trọng của chúng trong việc nuôi các hòn đảo
khác.

Ba nhóm vi sinh vật thường liên quan đến mối trong một sự tồn tại cộng sinh. Hai trong số này
là vi khuẩn và động vật nguyên sinh sống trong con sau của côn trùng. Nhóm thứ ba là những
loại nấm mà một số mọt gây ra như 'vườn nấm' hoặc 'mũ nấm' (Sands 1969). Hầu hết các mối
sống ở các vùng nhiệt đới, á nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới và sống nhờ chế độ ăn giàu
chất xenlulô, có thể dưới dạng gỗ sống hoặc chết, mô cây của cây, mùn hoặc phân (Lee và
Wood 1971, Trang 19). Mặc dù người ta thường nói rằng mối mối chủ yếu dựa vào protozoa
sinh học để tiêu hóa xenluloza, tuyên bố này bỏ qua thực tế là hầu hết các mối không có động
vật đơn bào như vậy. Hầu hết các công trình sinh học đã được thực hiện trên mối mối liên quan
đến các mối hạn thấp hơn và kết quả từ một vài loài đã nghiên cứu đã đưa ra khái quát hoá mà
không nhất thiết áp dụng cho toàn bộ thứ tự. Bài báo này mô tả vai trò của các vi sinh vật cộng
sinh trong quá trình trao đổi chất của mối và được chia thành hai phần chính. Phần đầu tiên mô
tả các điều kiện trong ruột mối, điều kiện tiên quyết cần thiết cho sự hiểu biết về quá trình trao
đổi chất xảy ra ở hậu môn, và các vi sinh vật ruột tiếp nhận. Phần thứ hai xác định vai trò riêng
biệt và đôi khi chồng chéo của mối và vi sinh vật trong quá trình trao đổi carbohydrate, nitơ và
lignin.
Ruột và vi sinh vật
Điều kiện trong ruột

Hệ thống tiêu hóa của mối (Hình 1s) đã được Lessrot và Noirot-Timothée (1969) mô tả chi
tiết. Nói tóm lại, nó bao gồm các foregut (bao gồm các cây trồng và ngựa), giữa và sau gut.
Hindgut có thể được chia thành 5 phân đoạn liên tiếp, đoạn phân giải đầu tiên, phân đoạn
thứ hai gọi là van sinh dục, điều khiển lối vào vào đoạn 3 gọi là paunch và trong đó các vi
sinh vật cộng sinh rất phong phú. Hai đoạn cuối cùng là đại tràng và trực tràng. Một chức
năng quan trọng của van ruột là để ngăn chặn sự trở lại của các nội dung paunch đến
midgut hoặc foregut (Noirot và Noirot-Timothée 1969). Các ống Malpighian vào ruột ở đường
giao cắt của giữa và đoạn phân proctodeal đầu tiên, ngay phía trước của van proctodeal đó
là một vòng tròn đơn giản sưng lên ở đầu đoạn phân proctodeal đầu tiên. Ở nhiều loài mối,
mesenteron là sự kéo dài của giữa tạo thành sự kéo dài trên một trong các mặt của ống ruột,
tạo thành một 'phân đoạn hỗn hợp', được gọi là vì đường ruột bị giới hạn ở một phía bởi
Mesenteron và mặt khác bằng proctodeum (Hình 1).
Hindgut mối quan hệ thường được giả định là k an khí. Một số bằng chứng đã dẫn đến khái
niệm này: ví dụ độ nhạy của protozoa mối với oxy (Cleveland l925b, 1925c, Trager 1934,
Hungate 1939, Mauldin et., 1972), các nghiên cứu về sự chuyển hóa xenlulô bằng mối, trong
đó acetate và Hydro được báo cáo dưới dạng các sản phẩm cuối cùng (Hungate 1939, 1943,
Cook 1943) và sự hình thành methane ở chỗ bởi vi khuẩn hindgut (Breznak 1975). Trạng thái
redox của ruột của chín loài mối, một trong Mastotermitidae, bốn loài từ Kalotermitidae, hai
từ Hodotermitidae và một loài từ họ Rhinotermitidae và Termitidae, được đo bằng Veivers ct
at. (1980) sử dụng thuốc nhuộm oxy redox

Kỹ thuật. Cánh trước và giữa của tất cả các loài đều hiếu khí với E 'vượt quá + 100 mV. Vòng
đệm và ruột kết có k an khí với £ khoảng 230 đến -270 mV, ngoại trừ Copt'otermes fastens
và Nasutitermes exitiosus có các dấu hai chấm là aerobic với E'z từ 50 đến 125 mV. Trong
bốn loài (Incisitermes barretti, GIyptotermes brevicornis, Stolotermes victoriensis và C. /
iicteiis), trực tràng là hiếu khí (£ khoảng +60 mV), trong khi trực tràng của các loài khác
(Mastotermes darwiniensis, Neotermes insularis, chất làm hỏng Ceratokalotermes,
Porotermes adamsoni và N. exi / iosns) là k an khí (E khoảng - 125 đến - 270 mV).

Sung. 1. (i) ruột của loài mối thấp Kalotermes flnricollis. (B) ruột của mối mối cao hơn
Nasutitermes arborum. C, vụ mùa; G, ngỗng; M, trung bình; Iit $ ', hỗn hợp phân khúc; O, thực
quản; T, ống Malpighian. I-5, năm đoạn của đầu sau: /, đoạn phân giải đầu tiên; 2, van sinh dục;
3, paunch; 4, ruột kết -, 5, trực tràng. (Sau Noirot và Noirot-Timothée 1969.) (Tái sản xuất theo
sự cho phép của Academic Press, Inc.) Mức độ oxy hóa ruột được nghiên cứu theo cách khác
nhau bởi Bignell và Anderson (1980). Họ đã chỉ ra rằng khi ruột của bốn loài mối (Nasutitermes
ecstatic, Cubitermes severus, Microcerotermes arboreus và Zootermopsis nevadensis) đã được
đồng nhất với dung dịch Ringers không bão hòa, hàm lượng oxy trong máu của dung dịch
Ringers đã được giảm đi, chúng được cho là do oxy Thâm hụt tại chỗ trong ruột và tiêu thụ oxy
trong một phản ứng hóa học. Bảng 1 cho thấy độ pH của các phần khác nhau của ruột của 16
loài mối. Hindgut (bao gồm cả chùm và đại tràng) của hầu hết các loài đều có độ pH trong
khoảng 6-7-5, ngoại trừ các loài cho ăn đất (C. sererns và Procubitermes kiện có tính kiềm. Do đó các điều kiện trong hin.dgut rất thuận lợi cho sự phát triển của nhiều vi
sinh vật thường dung nạp các giá trị pH dao động từ 6 đến 9. Giữa bầu, trong đó enzyme tiết
ra, cũng có độ pH xung quanh trung tính. • Noirot và Noirot-Timothée (1969). ³ Korovkina (1971,
trích dẫn bởi La Fage và Nutting năm 1977). ° Randall và Doody (1934, trích dẫn bởi Noirot và
Noirot-Timothée 1969). ° Bignell và Anderson (1980). º Brown và Smith (1954, trích dẫn bởi La
Fage và Nutting năm 1977). "McEwen et at (1980) ° Kovoor (1967b)" Potts và Hewitt (1974).
'Grassé và Noirot (1945, trích dẫn bởi Noirot và Noirot-Timothée 1969).