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目前对独居蜜蜂与真菌的相互作用研究较少,尤其是地栖蜜蜂。研究人员分析了寡食性地栖蜜蜂 Andrena vaga 相关酵母群落。结果发现新核心微生物组成员,且可能存在垂直共生传递。该研究为理解蜜蜂寡食性起源提供线索。
在奇妙的昆虫世界里,蜜蜂是不可或缺的一员。长久以来,人们对蜜蜂的研究大多聚焦于社会性蜜蜂,比如常见的蜜蜂和大黄蜂,且主要关注它们与细菌的关联。而对于独居蜜蜂,特别是地栖蜜蜂,其与真菌之间的互动却知之甚少。但事实上,地栖蜜蜂的巢穴为真菌提供了营养和适宜的微气候环境,二者的相互作用对蜜蜂的生存和发展至关重要。例如,真菌能帮助蜜蜂对巢穴中的食物进行营养富集和成熟化处理,还能防止食物变质。而且,对于寡食性蜜蜂而言,它们专门取食特定的花粉,这些花粉可能含有对其他蜜蜂有害的物质,那么它们是如何适应并利用这些花粉的呢?这背后是否有真菌的 “帮忙”?一系列的疑问促使研究人员踏上探索之旅。
为了解开这些谜团,国外研究人员针对寡食性地栖蜜蜂 Andrena vaga 展开了深入研究。他们发现,Andrena vaga 相关的酵母群落中存在一些关键成员,这些成员可能在蜜蜂的生存和繁衍中发挥着重要作用。这一研究成果发表在《Basic and Applied Ecology》上,为我们理解蜜蜂的生物学和生态学特性提供了新的视角,也对保护野生蜜蜂有着重要意义。
研究人员主要运用了两种关键技术方法。一是 ITS2 DNA - 代谢条形码技术(DNA-metabarcoding),通过对不同样本的核酸提取、PCR 扩增、测序等操作,分析总真菌群落;二是经典培养法,从不同样本中分离培养可存活的真菌,再利用质谱技术和基因测序进行鉴定。样本则采集自 Andrena vaga 巢穴相关的七个不同基质,包括花粉、卵、成虫肠道等。
研究结果
- 酵母群落组成:研究共鉴定出 177 种酵母物种。培养法发现 17 种酵母,其中 Triodiomyces crassus 在卵样本中普遍存在,Starmerella bombicola 在肠道样本中占主导。DNA - 代谢条形码技术显示,不同样本中优势酵母物种不同,如 Penicillium glaucoalbidum 在卵和柳絮花粉中占比高,Candida sake 在肠道和食物储备样本中占比高。
- 样本间酵母群落差异:主坐标分析(PCoA)显示,土壤酵母群落与其他样本差异大;排除土壤数据后,肠道和食物储备的酵母群落相似,且不同样本间存在差异。培养法的结果与 DNA - 代谢条形码技术基本相符。
研究结论与讨论
研究首次发现 Triodiomyces crassus 是 Andrena vaga 的新核心微生物组成员,且推测其在卵中的存在可能源于筑巢雌蜂的添加,这是独居蜜蜂中首次发现的垂直传播迹象,此前仅在社会性蜜蜂中观察到。它可能通过同化柳树花粉中的水杨苷,帮助蜜蜂幼虫消化花粉,还能产生具有抗菌特性的糖脂,抑制有害物种在育幼室的繁殖,对蜜蜂的生存和发展至关重要。
Starmerella bombicola 在肠道和食物储备样本中普遍存在,因其耐渗透压、偏好富含果糖的高湿度底物,能在这些糖丰富的环境中占据优势。它可能通过产生具有抗菌性的槐糖脂,抑制其他真菌生长,有助于食物储备的保存;还可能参与食物发酵,提高食物营养价值,为蜜蜂幼虫提供额外营养。
此外,研究还表明,虽然地栖蜜蜂的后代易受有害微生物的侵害,但蜜蜂可能通过相关酵母产生的抗菌代谢物来调节育幼室的酵母群落。这一研究揭示了蜜蜂与酵母之间复杂而微妙的共生关系,为理解蜜蜂的寡食性起源提供了关键线索,也为保护野生蜜蜂免受环境压力影响提供了理论依据,有助于进一步探索蜜蜂生物学和生态学的奥秘,对维护生态平衡和生物多样性具有重要意义。