宿主与地理过滤共同塑造独栖蜂肠道微生物群落：欧洲苹果园沿纬度梯度的宏基因组学证据

《Microbial Ecology》：The Gut Microbial Community of Solitary Bees is Acquired through Host and Location Filtering

本研究针对全球变化下独栖蜂保护面临的微生物组功能认知空白，通过采集欧洲苹果园八种独栖蜂的肠道样本，结合16S rRNA和ITS2扩增子测序技术，系统解析了细菌与真菌群落的宿主特异性和环境驱动机制。结果表明，细菌群落主要受宿主物种筛选（如Wolbachia、Sodalis等内共生菌属），而真菌群落更易受地理气候因素（如纬度、降水）影响。研究首次在多物种尺度证实独栖蜂存在稳定的核心微生物组，为理解昆虫-微生物互作在环境适应中的作用提供了新视角。

　　

在人类活动主导的“人类世”背景下，昆虫种群衰退速度远超植物与脊椎动物，其中传粉昆虫的生存危机尤为严峻。作为生态系统中的关键传粉者，蜜蜂与植物形成紧密的互惠网络，但其生存高度依赖栖息地质量与气候稳定性。独栖蜂（Solitary bees）占蜜蜂物种多样性的90%以上，因其缺乏社会性蜂类的巢内共生菌垂直传播机制，肠道微生物组被认为更具环境偶然性。然而，这种“环境主导”假说是否掩盖了宿主自身的调控能力？独栖蜂能否在多变环境中维持稳定的核心微生物组？这些问题对理解昆虫对环境变化的适应性至关重要。

发表于《Microbial Ecology》的最新研究通过跨欧洲苹果园的大规模采样，给出了关键答案。研究团队在荷兰、比利时、法国、西班牙和英国的46个果园中，选取八种常见独栖蜂（包括地蜂属Andrena、孔蜂属Osmia和条蜂属Anthophora的代表物种），采集310份肠道样本，结合16S rRNA V3-V4区和ITS2区域扩增子测序，解析细菌与真菌群落结构。通过DADA2流程生成ASV（Amplicon Sequence Variants），利用PERMANOVA、Mantel检验和冗余分析（RDA）等统计方法，评估宿主物种、地理距离、气候（纬度、降水）和景观参数（城市覆盖度、土地利用多样性）对微生物组的影响。

微生物群落结构与宿主特异性

细菌群落呈现显著的宿主属级与种级分化（PERMANOVA，属级R²=0.202，种级R²=0.129）。主坐标分析（PCoA）显示，同属蜂种（如Osmia bicornis与O. cornuta）的细菌群落紧密聚集，且各物种拥有独特的核心细菌ASV（定义为≥50%出现率且≥1%相对丰度）。例如，所有Andrena物种均携带Wolbachia ASV3，而Osmia物种核心菌群以Lactococcus为主。即使排除内共生菌（Wolbachia、Sodalis），宿主物种仍解释12.5%的群落变异，证实宿主筛选作用独立于共生菌传播。真菌群落宿主特异性较弱（种级R²=0.016），但α多样性（如Shannon指数）在蜂属间差异显著，Osmia的菌群多样性高于Andrena。

环境过滤的差异化影响

地理位置对真菌群落的解释度（R²=0.142）远超细菌（R²=0.057）。Mantel检验表明，细菌群落差异与蜂类群落组成、地理距离显著相关，而真菌群落更易受气候梯度（纬度）驱动。冗余分析进一步揭示：城市覆盖度与土地利用多样性是细菌变异的主要环境因子（各解释1%变异），而纬度单独解释真菌变异的6%。核心微生物组的跨地点稳定性分析发现，A. haemorrhoa和A. nitida的细菌核心ASV在不同果园中高度保守，而真菌核心ASV（如Cladosporium austrohemisphaericum ASV3）仅在地蜂属中稳定存在。

环境与宿主的交互机制

研究指出，宿主特性（如舌长、筑巢行为）通过塑造植物-传粉者网络，间接筛选环境微生物。例如，地下筑巢的Andrena与孔洞筑巢的Osmia接触不同的微生物库，而蜂类对特定花粉的偏好（如Osmia回避菊科花粉）进一步过滤了花朵来源的微生物（如Rosenbergiella、Metschnikowia）。同时，气候参数通过影响环境中真菌的分布，驱动蜂类真菌群落的纬度格局。

本研究首次在多物种、大地理尺度证实独栖蜂肠道微生物组同时受宿主特异性筛选和环境过滤的双重调控。细菌群落的宿主保守性提示独栖蜂可能存在未被重视的微生物垂直传播或宿主-微生物共适应机制，而真菌群落的环境敏感性则凸显了气候因素对微生物组可塑性的影响。研究为昆虫微生物生态学提供了关键理论支撑，对通过微生物组管理增强传粉昆虫环境适应力的保护策略具有启示意义。