综述：基因组-暴露组-微生物组-表型（GEM–P）：一种用于研究社会性蜜蜂的概念框架

《Applied Microbiology and Biotechnology》：The Genome Exposome Microbiome–Phenome (GEM–P): a conceptual framework for social bees

　　

摘要

社会性蜜蜂的肠道微生物群是一组小型且特定的共生体，它们在营养代谢、解毒、免疫功能以及行为方面发挥着重要作用，同时影响着蜂群的性能和抵抗力。近年来，这一研究领域得到了扩展，但现有研究仍然分别分析宿主基因和环境因素的影响，且常常依赖微生物与健康特征之间的相关性。这导致我们难以区分以下两种情况：一种是微生物组差异主要反映了宿主或环境因素；另一种是这些差异确实对蜜蜂的健康产生了机制性影响。一个关键问题在于微生物组的依赖性——在不同的生命阶段、任务类型、暴露历史以及蜂群传播结构下，相似的微生物组变化可能会带来不同的结果。我们提出了“基因组-暴露组-微生物组-表型”（Genome Exposome Microbiome–Phenome，简称GEM–P）框架，作为一种适用于社会性蜜蜂的综合研究工具。该框架将基因组、生命过程中的环境暴露（暴露组）以及肠道微生物组视为相互作用的因素，共同塑造个体和蜂群层面的表型。而表型反过来又可能改变后续的暴露环境和微生物组状态。通过使用GEM–P框架，我们可以梳理有关基因筛选、暴露组驱动因素、微生物组组装与功能以及表型结果的各类研究证据，并揭示能够帮助区分不同生物学机制的研究设计方法，而无需依赖复杂的多组学技术。GEM–P为基于特定生物学途径提出假设及解释不同背景下的微生物组-表型关联提供了实用的方法。

要点

• 一个将基因组、暴露组、肠道微生物组和表型联系起来的综合框架，适用于社会性蜜蜂。

• 强调环境依赖性的关键因素，包括研究规模、时间节点和社会传播方式。

• 有助于提出针对特定生物学途径的假设，并选择合适的采样设计方法，以区分微生物组-表型关联的不同解释机制。