《Microorganisms》：Contrasting Bacterial and Fungal Assemblages Across Three Co-Flowering Exotic Plant Species Visited by Stingless Bees in Bali, Indonesia
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花朵是短暂且具有化学选择性的栖息地，微生物群落在此快速建立并可影响花蜜化学成分与传粉者行为，然而热带地区蜂类访花植物的细菌与真菌群落仍缺乏系统性表征，且二者极少被并行研究。本研究对印度尼西亚巴厘岛同一地点生长的三种同花期植物——珊瑚藤（Antigonon le
花朵是短暂且具有化学选择性的栖息地，微生物群落在此快速建立并可影响花蜜化学成分与传粉者行为，然而热带地区蜂类访花植物的细菌与真菌群落仍缺乏系统性表征，且二者极少被并行研究。本研究对印度尼西亚巴厘岛同一地点生长的三种同花期植物——珊瑚藤（Antigonon leptopus）、咖啡（Coffea arabica）和金蒲桃（Xanthostemon chrysanthus）——的全花细菌与真菌微生物群进行了表征，这三种植物均受到无刺蜂 Tetragonula laeviceps 的访花，研究人员采用配对16S rRNA与ITS2扩增子谱系分析技术。三个复合样品在组成上存在显著差异，尽管空间距离极近且共享相同气候条件，三种植物间共有的分类单元不足4%。细菌群落以变形菌门（Proteobacteria）为主导，真菌群落以子囊菌门（Ascomycota）为主导，并包含花蜜特征性及蜂类相关环境的谱系，特别是 Asaia 及其他醋酸杆菌科（Acetobacteraceae）、泛菌属（Pantoea）和罗森伯格氏菌属（Rosenbergiella）。两个标记基因在所分析的样品中对宿主排序不一致：细菌群落将 A. leptopus 与 C. arabica 归为一组，而真菌群落则将其与 X. chrysanthus 归为一组，这种解耦现象在聚类分析、分类单元共享及多样性排序中均表现一致。这些发现表明，尽管空间邻近且气候相同，这些花部群落在组成上差异显著，并提示可能存在跨界的群落组织差异，这需要在重复设计的研究中进一步检验。
研究背景与科学问题
花朵作为一种独特且严苛的微生物栖息地，其寿命短暂，花蜜中存在强渗透梯度、次生代谢产物及抗菌化合物，同时暴露于紫外线辐射及波动的温湿度环境中。尽管如此，花蜜、花瓣、花药和柱头仍能支持特征性的细菌和酵母菌群落在开花后迅速建立，并在单朵花生命周期内达到高密度。这些微生物群落并非被动的定殖者，而是植物-传粉者互作中的活跃参与者：微生物代谢可改变花蜜糖组分、氨基酸含量、pH值、温度及挥发性物质谱，进而影响访花昆虫的觅食决策，最终作用于花粉传递模式与植物繁殖成功率。
当前对花部微生物群的理解主要来自温带系统及少数深入研究过的植物属，热带地区——尤其是多种植物同期开花并被真社会性蜂类多样群落访问的环境——的花部微生物群特征仍严重不足。在印度尼西亚，无刺蜂（Apidae: Meliponini）是最丰富且生态最重要的传粉者之一，农业与城郊景观日益由引入的开花植物构成，这些资源被广食性本地传粉者广泛利用，但其花部微生物群却鲜有研究。此外，细菌与真菌在到达途径（细菌主要通过访花昆虫直接接触传播，真菌多通过空气孢子独立沉降）、渗透耐受性、生长速率及短命花朵内建立可检测种群所需时间等方面存在差异，但大多数研究仅针对单一标记基因，并行表征二者的工作极为稀缺。
因此，研究人员在印度尼西亚巴厘岛同一地点选取三种同花期且均受 Tetragonula laeviceps 访花的引入植物——珊瑚藤（Antigonon leptopus）、咖啡（Coffea arabica）和金蒲桃（Xanthostemon chrysanthus）——开展研究，旨在验证两个假设：（Ⅰ）即使植物空间邻近且共享相同的访花昆虫组合，花部微生物群在不同寄主物种间仍存在显著差异，仅有少量分类单元为三者共有；（Ⅱ）由于细菌与真菌在扩散途径、渗透耐受性和定殖动态上的差异，从同一花材料中获得的细菌与真菌群落不会以一致方式排列这些寄主。
关键技术方法
研究人员于2026年2月16日（湿季）在印度尼西亚巴厘岛卡朗阿森县（8°21′ S, 115°26′ E，海拔约1300米）采集三种同花期植物的花朵。每种寄主从5至6株个体上各取3至4朵盛开花（上午8:00至12:00），在干燥条件下收集，不进行表面消毒以保留自然全花微生物群。每寄主所有花朵混合为一个复合样品（每样品含15至24朵花）。采用DNeasy Plant Mini Kit提取总基因组DNA，分别对细菌16S rRNA基因V3-V4高变区（引物338F/806R）和真菌ITS2区（引物ITS3/ITS4）进行PCR扩增，在Illumina NovaSeq 6000平台进行2×250 bp双端测序。原始序列经Trimmomatic和Cutadapt质量控制后，通过QIIME 2中的DADA2算法处理生成扩增子序列变异（ASV），细菌分类基于SILVA release 138数据库，真菌基于UNITE v8.2数据库。Alpha多样性计算了观测ASV数、ACE、Chao1、Shannon指数、Simpson指数和Good's覆盖度；Beta多样性采用二元Jaccard相异度进行主坐标分析（PCoA）和UPGMA层次聚类。细菌功能潜力通过PICRUSt2预测为KEGG直系同源和COG类别，生态功能通过FAPROTAX分配；真菌营养型通过FUNGuild分配。跨王国比较基于聚类拓扑、配对ASV重叠和多样性排序进行描述性评估。
研究结果
3.1 测序产出与ASV回收
测序获得200,275条细菌原始读长和240,443条真菌原始读长，质量过滤后分别保留144,316条和208,231条非嵌合读长。所有文库Good's覆盖度均达1.0000，稀释曲线接近渐近线，表明测序深度足以捕获各花部群落中的ASV。共获得353个细菌ASV和291个真菌ASV。绝大多数ASV局限于单一寄主：仅2.5%的细菌ASV和3.4%的真菌ASV为三种寄主共有，而93.2%的细菌ASV和84.9%的真菌ASV仅存在于一种寄主。配对共享模式在两个标记间呈现相反趋势：细菌中 A. leptopus 与 C. arabica 共享14个独有ASV，而 A. leptopus 与 X. chrysanthus 无任何独有共享；真菌中 A. leptopus 与 X. chrysanthus 共享15个独有ASV（最大配对重叠）。
3.2 花部细菌与真菌群落的分类组成
两种标记均在所有三种寄主中以单一门主导：变形菌门（Proteobacteria）占 A. leptopus 细菌序列的96.8%、C. arabica 的82.5%和 X. chrysanthus 的98.5%；子囊菌门（Ascomycota）分别占相应寄主真菌序列的94.5%、86.6%和99.3%。属级差异更为显著：A. leptopus 和 X. chrysanthus 的细菌群落均由 Paucibacter、Pantoea 和 Asaia 主导（合计占82.0%和94.1%），而这三个属在 C. arabica 中基本缺失；C. arabica 的细菌群落主要由 Stenotrophomonas、Sphingobacterium、Pseudomonas 和 Achromobacter 组成。真菌中，未分类的子囊菌门和 Fusarium 在所有寄主中均有检出但比例迥异：C. arabica 中 Fusarium 占52.1%，而 A. leptopus 和 X. chrysanthus 中未分类子囊菌门分别占53.0%和43.3%；Cladosporium 几乎仅限于 C. arabica，Colletotrichum 和 Allophoma 为 A. leptopus 的特征，Clavispora 和 Diaporthe 主要限于 X. chrysanthus。
3.3 Alpha多样性与群落均匀度
Alpha多样性指标在三种寄主间变化明显，且两个标记对同一寄主集合的排序相反。细菌丰富度和多样性在 C. arabica 中最高（183个ASV，Shannon指数4.45），其次为 A. leptopus（152个ASV，Shannon 3.84），X. chrysanthus 最低（51个ASV，Shannon 2.37）。真菌中此顺序反转：X. chrysanthus 的Shannon指数最高（3.50），其次为 A. leptopus（3.30），C. arabica 最低（2.53）。等级丰度曲线显示 X. chrysanthus 的细菌群落最不均匀（最丰富ASV占43.8%），而 C. arabica 的真菌群落最不均匀。
3.4 寄主间的群落结构
主成分分析和主坐标分析均将三种寄主的细菌和真菌群落彼此分离。层次聚类对两个标记恢复出不同拓扑：细菌群落将 A. leptopus 与 C. arabica 聚为一支，X. chrysanthus 基部连接；真菌群落则将 A. leptopus 与 X. chrysanthus 聚为一支，C. arabica 基部连接。两种树中合并高度相似（细菌0.484和0.543，真菌0.456和0.517），表明所有群落接近等距。聚类拓扑与优势属组成的对比揭示：按优势属丰度加权相似性，A. leptopus 与 X. chrysanthus 更相似（均富含 Paucibacter、Pantoea 和 Asaia）；而按所有ASV的存在/缺失，C. arabica 与 A. leptopus 的重叠更多。
3.5 预测功能与营养型谱
真菌营养型分配恢复了所有三种主要模式（病原营养型、腐生营养型和共生营养型），其中腐生营养型包含来自酵母纲（Saccharomycetes）的显著贡献（18.4%）。细菌预测好氧表型在寄主间存在差异：C. arabica 中相对丰度为0.416，主要由假单胞菌科（Pseudomonadaceae）、根瘤菌科（Rhizobiaceae）和布鲁氏菌科（Brucellaceae）贡献；A. leptopus 中为0.187，主要来自醋酸杆菌科（Acetobacteraceae）和黄单胞菌科（Xanthomonadaceae）；X. chrysanthus 中为0.150，完全由醋酸杆菌科贡献。预测基因家族谱在三个细菌群落间大致保守，差异主要表现为共有预测类别比例的不同而非功能库的截然区分。
讨论总结与研究结论
讨论要点：研究发现三种同花期植物的花部微生物群存在显著组成差异，这与已有报道一致，即共存植物物种常支持可区分的花部微生物群，仅有少量分类单元共有。这一现象可能由多种非排他性过程驱动：花蜜在糖浓度与组成、氨基酸含量、pH值和次生代谢物方面的种间差异作为选择性过滤器；花部形态决定物理可达性与微气候；花寿命影响定殖与竞争排序的时间窗口；栽培管理历史（如 C. arabica 处于低投入种植下）也可能发挥作用。所检出的谱系（如 Pantoea、Rosenbergiella、Asaia 及醋酸杆菌科）与全球花部栖息地报道高度一致，均为花蜜和蜂类相关环境的特征性类群。细菌与真菌群落对同一寄主集合的排序不一致（聚类拓扑、配对ASV重叠和多样性排名均体现此解耦），提示两类微生物可能响应花部环境的不同特征：细菌到达主要依赖共享昆虫载体，而真菌多通过空气孢子独立沉降；真菌群落还可能保留更强的周围植被和叶际信号。研究中所有三种植物均观察到 T. laeviceps 访花，且所获细菌谱系（如 Asaia、醋酸杆菌科、Rosenbergiella、Pantoea）与无刺蜂肠道和蜂巢环境中描述的类群存在重叠，支持花朵作为此类分类单元潜在环境储库的观点，但需谨慎——蜜蜂未被采样，仅凭分类学重叠无法推断方向性关系。
研究结论：巴厘岛三种同花期植物的花部微生物群在组成上差异显著，尽管空间距离极近、气候相同且均受 T. laeviceps 访花，三种寄主间共有的扩增子序列变异不足4%。从同一花材料中获得的细菌与真菌群落对这些寄主的排序不一致，这种解耦在聚类拓扑、配对变异共享和多样性排名中均表现一致，提示可能存在跨界的群落组织差异。所检测到的多个谱系（特别是 Asaia 及其他醋酸杆菌科、Pantoea 和 Rosenbergiella）是花蜜和蜂类相关环境中常见报道的分类群，与花朵构成在这些景观中觅食的无刺蜂微生物群的潜在环境储库这一观点相符。这些发现将同花期植物集合确定为热带传粉生态学中一个信息丰富且尚未充分探索的组成部分，并提示并行表征细菌与真菌可能捕获到单一标记调查无法解析的花部群落结构方面。
