宿主饮食与物种互作塑造四种夜蛾属昆虫反刍物中细菌和真菌微生物组的多样性模式

本研究针对夜蛾属(Spodoptera)昆虫肠道微生物组是否具有核心群落这一科学问题，通过高通量测序技术分析了四种夜蛾幼虫(甜菜夜蛾S. exigua、草地贪夜蛾S. frugiperda、宽条夜蛾S. latifascia和埃及棉铃虫S. littoralis)在不同饮食条件下反刍物中的细菌(16S rDNA)和真菌(ITS)群落特征。研究发现微生物群落主要受饮食驱动，细菌组成同时受物种特异性选择影响，而真菌群落仅与饮食相关。研究首次证实这些广食性害虫不存在保守的核心微生物组，为基于微生物组的害虫防控策略提供了理论依据。

　　

在自然界中，夜蛾属(Spodoptera)昆虫展现出了惊人的食性适应能力，这些农业害虫能够取食超过100种植物，包括玉米、棉花等重要经济作物。这种广食性特征背后，昆虫肠道微生物被认为扮演着关键角色——它们可能帮助宿主分解植物毒素、获取营养甚至调控植物防御反应。然而长期以来，关于这些鳞翅目昆虫是否具有保守的"核心微生物组"的科学争议持续存在，部分研究支持存在功能重要的共享微生物，而另一些研究则认为其肠道微生物主要来自环境随机获取。

瑞士纳沙泰尔大学进化昆虫学实验室的Maximilien A.C. Adam等研究人员在《Microbial Ecology》发表的研究，首次系统比较了四种重要夜蛾害虫（包括此前从未研究过的宽条夜蛾S. latifascia）在不同饮食条件下的微生物组特征。研究团队设计了精巧的实验：将昆虫分别饲喂人工饲料、棉花、玉米和南瓜四种饮食，采用高通量测序技术分析其反刍物中的细菌(16S rDNA V3-V4区)和真菌(ITS2区)群落，通过生物信息学分析和多元统计方法揭示了微生物组组装规律。

关键技术方法包括：1)四种夜蛾幼虫在标准化条件下分别饲喂不同饮食；2)收集四龄幼虫反刍物进行样本制备；3)使用Illumina MiSeq平台进行16S rDNA和ITS扩增子测序；4)QIIME2流程进行序列处理和ASV(扩增子序列变异体)分析；5)基于Bray-Curtis距离的PERMANOVA等多元统计方法评估饮食和物种对微生物群落的影响。

微生物群落组成分析

通过非度量多维标度(NMDS)分析发现，饮食对细菌(F=9.925, p<0.001)和真菌(F=5.037, p<0.001)群落组成均有显著影响。有趣的是，虽然四种夜蛾在相同饮食下表现出相似的微生物组成，但细菌群落还显示出物种特异性差异（PERMANOVA F=2.704, p<0.001），特别是草地贪夜蛾和宽条夜蛾的相似性可能反映其共同进化历史。相比之下，真菌群落完全不受宿主物种影响(F=1.328, p=0.120)，呈现出更简单的组成模式。

核心微生物组的缺失

研究最关键的发现是：在所有处理组中，没有任何细菌或真菌ASV存在于所有四种夜蛾或四种饮食条件下。这一结果通过严格的生物信息学流程（包括0.1%丰度过滤和2000条序列的均一化处理）得以验证，从根本上否定了夜蛾属昆虫存在保守核心微生物组的假说。这一发现为鳞翅目昆虫微生物组研究领域的长期争议提供了重要证据。

饮食驱动的微生物选择

群落分析揭示了显著的饮食选择效应：玉米和南瓜饲喂的幼虫反刍物中Enterococcus（肠球菌属）占据主导地位，而人工饲料和棉花组则以Ralstonia（拉尔氏菌属）为主。真菌群落中，Cladosporium（枝孢菌属）在玉米和南瓜组占优势，而Malassezia（马拉色菌属）在人工饲料和棉花组更丰富。这种饮食特异性选择模式表明，夜蛾幼虫可能通过选择性保留特定微生物来适应不同植物饮食。

多样性差异

细菌多样性显著高于真菌（Shannon指数F=113.600, p<0.001），且表现出更复杂的饮食-物种交互作用(F=5.176, p=0.001)。特别值得注意的是，草地贪夜蛾展现出比其他物种更高的细菌多样性，这可能与其极强的寄主适应性有关。

这项研究通过多物种比较设计，为理解鳞翅目昆虫微生物组组装机制提供了新视角。研究结果表明，夜蛾属昆虫的肠道微生物群落主要来源于饮食获取，并通过宿主特异性选择形成最终组成，而不存在跨物种共享的核心微生物组。这一发现对害虫综合治理具有重要意义：首先，它否定了针对"核心共生菌"的防控策略在这类害虫中的可行性；其次，饮食对微生物组的强烈影响提示，通过作物轮作改变害虫饮食可能成为调控其微生物组的有效手段；最后，研究建立的方法框架为其他昆虫类群的微生物组比较研究提供了范例。未来研究需要进一步揭示这些动态变化的微生物组如何影响宿主的营养利用和适应性进化。