Zeugodacus tau不同发育阶段共生微生物多样性特征及其代谢功能演化机制研究

本研究针对检疫性害虫南瓜实蝇（Zeugodacus tau）共生微生物动态变化机制不清的问题，通过Illumina MiSeq平台高通量测序技术，系统解析了幼虫、蛹和成虫阶段的微生物组结构差异，发现蛹期微生物丰度最高且Pseudomonadota为优势菌门，KEGG分析揭示了发育阶段特异的碳水化合物/能量代谢功能分化，为基于微生物组的害虫防控策略提供了理论依据。

　　

南瓜实蝇（Zeugodacus tau）作为我国江西地区蔬菜产业的重要检疫性害虫，每年造成巨大的经济损失。这种完全变态昆虫在生命周期中经历卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段，各阶段栖息环境和食性差异显著：幼虫寄生腐烂瓜果，蛹期栖居土壤，成虫活动于植物枝叶间。这种生态位转换使得其体内共生微生物可能发生动态变化。已有研究表明，昆虫共生菌群在营养供给（如维生素合成）、解毒代谢（如农药降解）和宿主防御（如病原菌拮抗）等方面发挥关键作用，但关于南瓜实蝇全生命周期微生物组演替规律及其功能适应机制的系统研究仍属空白。

江西省农业科学院的研究人员通过Illumina MiSeq平台对南瓜实蝇幼虫、蛹和成虫进行全样本16S rRNA基因测序，结合生物信息学分析和KEGG代谢通路预测，首次揭示了该害虫发育阶段特异的微生物组结构-功能耦合特征。研究不仅为理解昆虫-微生物协同进化提供了新案例，更可能为开发基于微生物干扰的绿色防控技术开辟新路径。

关键技术方法包括：1）野外采集江西南昌南瓜田的幼虫样本进行实验室标准化饲养；2）Illumina MiSeq平台V3-V4区双端测序及QIIME2数据分析流程；3）基于Silva数据库的ASV（Amplicon Sequence Variants）注释；4）α/β多样性分析和LEfSe差异物种筛选；5）PICRUSt2功能预测与KEGG通路富集。

【Characteristics of sequencing data and ASVs distribution】
通过对679,926条高质量序列的分析，共鉴定出2,574个ASV，注释涵盖36门663属。蛹期ASV数量显著高于其他阶段（p<0.05），显示其微生物复杂度最高。值得注意的是，Pseudomonadota（变形菌门）在除幼虫外的所有阶段均占主导（相对丰度>40%），而幼虫期以Lactiplantibacillus（植物乳杆菌属）为特征菌群。

【Discussion】
研究发现蛹期微生物α多样性指数（Shannon指数6.32）显著高于成虫（4.15），这可能与蛹壳物理屏障导致的厌氧微环境有关。成虫阶段Klebsiella（克雷伯菌属）和Enterobacter（肠杆菌属）的富集（合计占比>35%）可能与其飞行所需的能量代谢强化相关。KEGG分析显示幼虫期显著富集碳水化合物代谢通路（ko01200），而成虫期上调了氧化磷酸化（ko00190）和脂肪酸降解（ko00071）通路，完美匹配了幼虫生长需求与成虫繁殖/运动需求的能量策略差异。

该研究首次绘制了南瓜实蝇发育全程的微生物组图谱，揭示出：1）蛹期是微生物多样性峰值阶段；2）Pseudomonadota-Bacillota（厚壁菌门）双优势格局贯穿发育全程；3）代谢功能呈现幼虫"合成导向"向成虫"分解导向"的转变特征。这些发现不仅深化了对昆虫-微生物共适应机制的理解，更为开发阶段特异性微生物调控剂（如靶向蛹期关键菌群的生物农药）提供了分子靶点。研究团队特别指出，江西种群与广东种群微生物组的地理差异提示需开展区域适应性研究，这对制定精准防控策略具有重要指导价值。