蜜蜂肠道巴通体属细菌的基因组鉴定与分类学修订：从共生关系到系统发育新见解

本研究通过MALDI-TOF MS和全基因组测序技术，对比利时蜜蜂肠道分离的90株巴通体属(Bartonella)细菌进行系统鉴定，挑战了传统分类框架。研究人员发现25株B. apis-like菌株与B. apis基因组差异模糊，提出合并分类；进一步基于代谢功能与系统发育分析，首次提出将巴通体属拆分为三独立属（Bartonella sensu stricto、Attibartonella gen. nov.和Ditibartonella gen. nov.），揭示了昆虫共生菌向哺乳动物病原体的进化轨迹，为微生物分类学和宿主适应性研究提供新范式。

　　

在微生物与宿主的共生关系研究中，巴通体属(Bartonella)细菌因其独特的进化路径备受关注。这个属既包含感染哺乳动物的病原体（如导致猫抓病的B. henselae），又存在与蜜蜂共生的菌群（如B. apis）。传统分类学将三者归为同一属，但基因组数据显示它们可能代表不同的进化分支。更复杂的是，蜜蜂肠道中大量未明确分类的Bartonella-like菌株，其系统发育地位和功能特征长期存在争议。这些模糊地带不仅阻碍了微生物分类体系的完善，更限制了对昆虫-微生物共生机制的理解。

针对这一科学难题，比利时根特大学等机构的研究团队开展了一项跨学科研究。他们从比利时采集的蜜蜂肠道样本中分离出90株巴通体属细菌，通过前沿的质谱技术和基因组分析方法，不仅解决了菌株鉴定难题，更重新绘制了巴通体属的系统发育图谱。这项发表于《Systematic and Applied Microbiology》的研究，首次提出将巴通体属拆分为三个独立属的重大分类学修订，为理解微生物宿主适应性进化提供了经典案例。

研究团队运用了四项关键技术：1）基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)初步鉴定菌株；2）Illumina NovaSeq/NextSeq平台全基因组测序；3）基于107个核心基因的系统发育分析(bcgTree和GTDB-Tk)；4）KEGG和eggNOG数据库驱动的功能基因组注释。样本来源于2022年比利时根特地区的蜜蜂肠道分离菌株。

【Isolation and identification of Bartonella isolates】
研究首先通过选择性培养基从蜜蜂肠道分离出90株细菌，经MALDI-TOF MS鉴定为三个聚类群。全基因组分析显示：第一聚类62株为B. apihabitans（与模式株OrthoANIu>95%），第二聚类3株为B. choladocola，而第三聚类25株B. apis-like菌株与B. apis模式株的基因组相似性处于物种界定阈值边缘（dDDH 61.8-62.7%）。值得注意的是，中国和美国分离的B. apis菌株与这些B. apis-like菌株形成连续谱系，代谢功能分析也未发现显著差异，最终支持将其统一归类为B. apis。

【The genomic and metabolic divergence among Bartonella clades warrants a taxonomic revision】
深入比较三个巴通体分支发现：蜜蜂相关菌株基因组最大（2.5-2.9 Mb），GC含量最高（45.1-45.8 mol%），编码完整的糖酵解(M00001)和三羧酸循环(M00009)通路；而哺乳动物病原体（eubartonellae）基因组显著缩小（1.35-2.22 Mb），丢失了多数氨基酸合成途径。系统发育分析显示三者形成单系群但分化显著（AAI<71.68%），符合属级分类标准。最具突破性的是功能差异：蜜蜂菌株特有硝酸还原酶(NarGHI)和细胞色素bd复合体(M00153)，适应蜜蜂肠道低氧环境；而eubartonellae特有Ⅳ型分泌系统(T4SS)毒力基因簇，印证其病原体特性。

【Ecological distribution of Ditibartonella】
对366个基因组和宏基因组组装基因组(MAGs)的分析揭示：所有蜜蜂来源的巴通体均归属新属Ditibartonella，包括12个潜在新物种。有趣的是，D. apis存在于多个蜜蜂物种（A. mellifera、A. cerana等），而D. apihabitans和D. choladocola仅见于西方蜜蜂(A. mellifera)，暗示宿主特异性分化。误标为Bartonella的蝙蝠粪便MAGs实际属于Candidatus Tokpelaia（蚂蚁共生菌），凸显分类学修订的必要性。

这项研究通过多组学方法解决了巴通体属分类的历史争议，提出将原属拆分为Bartonella（哺乳动物病原体）、Attibartonella（含B. tamiae）和Ditibartonella（蜜蜂共生菌）三个属。其中Ditibartonella的命名（拉丁词根"diti"意为丰产）巧妙反映了其与传粉昆虫的共生关系。分类学修订不仅厘清了微生物系统发育关系，更揭示了从昆虫共生到哺乳寄生的进化路径——基因组缩减与毒力基因获得可能是宿主转换的关键。蜜蜂肠道菌群作为研究宿主-微生物协同进化的模型，此项工作为其增添了新维度。未来研究可进一步探究Ditibartonella各物种在蜜蜂营养代谢和抗病性中的具体作用，以及T1SS分泌的RTX蛋白在共生建立中的功能。