佛罗里达盐沼蚊子中肠真菌群落结构解析：物种与时间动态及其低结构特征揭示随机组装主导模式

本综述系统探讨了佛罗里达盐沼三种蚊虫（Aedes taeniorhynchus, Anopheles atropos, Culex nigripalpus）中肠真菌群落的组成与动态。通过ITS基因测序发现，所有蚊虫均高负载固氮酵母Rhodotorula lamellibrachiae，且真菌群落受蚊种影响显著强于采集时间。研究揭示真菌群落缺乏稳定结构（low structure），其组装可能由随机过程主导，这为理解真菌在蚊虫生物学（如抗杀虫剂机制和病原体传播能力）中的作用提供了新视角。

　　

Introduction

微生物群落与蚊虫发育和繁殖成功密切相关，能够影响其抵抗杀虫剂的能力，并显著调节其携带和传播重要医学病原体的潜力。尽管蚊虫相关真菌研究长期以来被细菌所掩盖，但多种真菌分类群已知能够调节蚊虫与病原体间的互作，而某些具昆虫病原活性的真菌还具有作为生物杀虫剂的潜在应用价值。因此，解析不同真菌与蚊虫组织关联的方式和原因，成为阐明微生物王国对蚊虫生物学及蚊媒疾病影响的关键一步。

Materials and methods

本研究在佛罗里达州Vero Beach的奥斯洛河前沿保护区（ORCA）开展，该地区包含红树林湿地并保有丰富的蚊虫种群多样性。使用干冰诱饵的CDC迷你光诱捕器于2021年10月和2022年3月两个时间点采集宿主寻找期的雌性蚊虫，重点关注具有医学或兽医学重要性的三种蚊种：Aedes taeniorhynchus（疑似传播多种虫媒病毒及犬心丝虫Dirofilaria immitis）、Anopheles atropos（疑似西尼罗病毒WNV载体）以及Culex nigripalpus（已知传播圣路易斯脑炎病毒SLEV、WNV和D. immitis）。每个物种每次采集随机选取10个样本（3月Ae. taeniorhynchus仅7个），解剖中肠组织后通过Quick-DNA试剂盒提取DNA。利用ITS1-F/ITS2R引物进行Illumina MiSeq测序，对真菌内部转录间隔区（ITS）进行扩增子测序，数据经零半径操作分类单元（zOTU）去噪和分类学注释，后续分析包括α多样性（Shannon、Simpson、Chao1指数）、β多样性（Bray-Curtis距离矩阵与非度量多维尺度分析NMDS）、PERMANOVA以及网络相关性分析。

Results

测序共产生281万条reads，其中139万条为真菌来源，平均每个样本24,411条reads。所有蚊虫样本均高负载Rhodotorula lamellibrachiae（隶属Sporidiobolaceae科，Basidiomycota门），尤其是zOTU1在An. atropos中读段数高出1–2个数量级。真菌负荷（总真菌读段数）和丰富度（zOTU数量）在蚊种间存在显著差异（Kruskal–Wallis ANOVA, P<0.0001），An. atropos显示出更高的真菌负载但更低的丰富度及α多样性（Shannon、Simpson指数和均匀度）。NMDS和PERMANOVA分析表明，蚊虫物种解释45.3%的群落变异（R²=0.453, P=0.001），而采集时间仅贡献3.1%（R²=0.031, P=0.016）。Venn图显示仅9.5%的zOTUs为三种蚊虫共有，20.4%的zOTUs在两个时间点均出现。热度图与网络分析进一步揭示，除R. lamellibrachiae外，多数真菌流行度低且随时间变化大，群落内正相关关联占主导，负相关极少，呈现出低连接性和碎片化结构。

Discussion

本研究揭示了自然种群蚊虫中肠真菌群落的独特特征：与细菌微生物组相比，真菌多样性较低且更具物种特异性，蚊种而非时间是其主要驱动因素。R. lamellibrachiae的广泛存在和超高丰度（尤其在An. atropos中）提示其可能通过固氮、B维生素供给或脂质代谢等机制影响蚊虫生理，但具体功能尚待深入探索。其他常见真菌如Cladosporium cladosporioides（Cladosporiaceae科）和Trametes cubensis（Polyporaceae科）虽在网络分析中显示一定关联，但整体群落缺乏稳定结构（low structure），暗示其组装可能由随机过程而非确定性因素主导。这种低结构性与高功能冗余或环境随机摄入相符，不同于细菌群落的高度互联模式。研究局限性包括环境参数未控、样本量差异及测序技术偏好，未来需结合功能实验（如代谢互作与免疫调控分析）和更广泛的环境采样以明确真菌获取途径（幼虫期摄食或成体花蜜取食）及其对蚊虫抗药性和病原体传播能力的影响。

Conclusions

蚊虫中肠真菌群落虽多样但结构松散，物种间共享菌株稀少，且以随机组装为主导特征。R. lamellibrachiae的普遍性和高丰度使其成为潜在 paratransgenesis 应用候选，而蚊种间免疫差异可能解释其丰度变异。解析真菌在蚊虫中的定植机制和功能角色，将有助于开发新型蚊媒防控策略并深化对微生物—宿主—环境互作的理解。