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为探究植物与昆虫微生物组的交换及相互影响，研究人员以Philaenus spumarius若虫、Coleostephus myconis茎和若虫产生的泡沫为对象展开研究。结果发现三者细菌群落有差异且存在细菌交换，这有助于理解植虫微生态，为相关研究提供参考。
在大自然这个神奇的生态系统中，植物和昆虫之间存在着千丝万缕的联系。几乎所有的真核生物都与各种微生物紧密相伴，这些微生物在宿主的健康和生存中发挥着至关重要的作用。就植物而言，其体内的微生物能够帮助植物抵御各种生物和非生物的压力，促进营养物质的吸收，助力植物茁壮成长；昆虫体内的微生物也不甘示弱，它们能协助昆虫消化食物、获取必要的营养、分解有害化合物，还能增强昆虫对病原体和寄生虫的抵抗力，推动昆虫的生长和繁殖。
近年来，虽然针对植物和昆虫微生物组的研究越来越多，但植物和昆虫在自然环境中相互作用时，它们微生物组之间的重叠程度以及相互诱导的具体变化，在很大程度上仍是一个未解之谜。为了揭开这个神秘的面纱，来自国外（葡萄牙布拉甘萨理工学院相关研究团队）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们以草地沫蝉（Philaenus spumarius）若虫、若虫取食的Coleostephus myconis茎，以及若虫产生的泡沫为研究对象，旨在探究植物与昆虫之间微生物组的交换情况。该研究成果发表在《Current Research in Insect Science》上，为我们深入理解植物 - 昆虫 - 微生物之间的相互作用打开了一扇新的窗户。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在样本采集方面，于 2019 年春季在葡萄牙东北部的布拉甘萨理工学院校园内，采集了 48 株带有若虫泡沫的C. myconis植物，分别收集若虫、若虫取食的茎段以及覆盖若虫的泡沫。随后，采用了培养依赖法和培养独立法（代谢条形码法，metabarcoding）对样本中的细菌群落进行分析。培养依赖法通过在特定培养基上分离细菌菌株并进行分子鉴定；代谢条形码法则对 16S rRNA 的 V4 区域进行测序，以全面分析细菌微生物组。最后利用 R 软件进行数据的分析和可视化处理 。
下面让我们来看看具体的研究结果：
- 总体细菌群落：通过培养依赖法，研究人员从所有样本中总共获得了 177 个细菌分离株，这些分离株被聚类为 84 个操作分类单元（OTUs），主要属于变形菌门（Proteobacteria）。利用代谢条形码法，共识别出 249,869 条高质量细菌序列读数，大部分序列分类属于变形菌门和拟杆菌门（Bacteroidota ，同义词Bacteroidetes）。两种方法相辅相成，各自检测到了对方未发现的细菌类群。
- 茎、若虫和泡沫中的细菌多样性和组成：在细菌多样性方面，培养依赖法显示茎的香农多样性指数高于若虫和泡沫；而代谢条形码法的结果则相反，泡沫的香农 - 维纳多样性指数显著高于茎和若虫。在细菌群落结构上，两种方法都表明茎、若虫和泡沫的细菌群落存在差异。培养依赖法中，泡沫和茎的群落差异最明显；代谢条形码法里，若虫和泡沫的群落差异最大，而泡沫和茎的细菌群落最为相似。并且，两种方法揭示的优势细菌组成也有所不同。
- 茎、若虫和泡沫中独特和共享的细菌类群：两种方法均表明，茎和泡沫在不同分类水平上共享的细菌比例较高。在共享的细菌类群中，Burkholderiaceae、Moraxellaceae、Pseudomonadaceae和Rhizobiaceae等家族较为丰富。进一步分析发现，许多细菌属在三个样本中都存在，如Acinetobacter、Bacillus等，这有力地支持了昆虫、植物和泡沫栖息地之间存在细菌交换的观点。
综合研究结果与讨论部分，该研究具有多方面的重要意义。一方面，研究表明培养依赖法和培养独立法在研究微生物群落时具有互补性，为后续相关研究方法的选择和运用提供了参考。另一方面，研究发现泡沫的细菌多样性较高，且茎、若虫和泡沫之间存在明显的细菌交换现象。若虫的细菌群落与茎更为相似，这暗示着在若虫取食过程中，细菌在植物和昆虫之间发生了动态转移。这些发现为我们理解植物 - 昆虫 - 微生物之间的相互作用提供了新的视角，有助于进一步探究微生物在植物 - 昆虫关系中的作用机制，也为通过靶向微生物组操纵来管理P. spumarius种群提供了理论依据，在农业生产和生态保护等领域具有潜在的应用价值。
