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在肠道微生物组中发现的蜜蜂健康线索

导读约克大学科学家在一项新的研究中说,当地环境在野生蜜蜂肠道微生物组的健康和多样性中起着关键作用,这可能有助于检测看不见的压力源和潜在...

约克大学科学家在一项新的研究中说,当地环境在野生蜜蜂肠道微生物组的健康和多样性中起着关键作用,这可能有助于检测看不见的压力源和潜在威胁的早期指标。

在引领宏基因组学的新前沿时,研究人员对北美、亚洲和澳大利亚的三种木匠蜂(一种野生蜜蜂)的全基因组进行了测序。这项分析使他们能够深入了解蜜蜂的肠道微生物组(细菌和真菌),饮食和病毒载量,以及它们的环境DNA。

与群居蜜蜂(如蜜蜂和大黄蜂)不同,研究人员发现,独居蜜蜂从它们觅食的环境中获得对健康很重要的微生物组,而不是从巢穴伴侣那里继承。木匠蜂钻进木本植物茎中产卵,而不是在蜂巢中产卵。

“这可能使它们成为更好的生物指标,因为它们对环境更加敏感,”该研究的通讯作者Sandra Rehan说,“比较宏基因组学揭示了对野生蜜蜂微生物组之间种内和种间变异的扩展见解,”今天发表在《传播生物学》杂志上。

在澳大利亚,当地人口具有高度独特的宏基因组和微生物组;如此之多,以至于机器学习工具能够可靠地预测每只蜜蜂来自哪个种群。

研究小组还在木匠蜂的微生物群中发现了以前只在蜜蜂中发现的作物病原体。

“这些病原体不一定对蜜蜂有害,但这些野生蜜蜂可能潜在地传播可能对农业产生负面影响的疾病,”Rehan说。找出这些病原体如何在野生蜜蜂中传播非常重要,因为蜜蜂除了每年提供超过2000亿美元的农业服务外,还有助于全球的生态和农业健康。

建立野生蜜蜂健康微生物组的基线,使科学家能够比较不同和种群的物种,并弄清楚疾病和有害微生物群是如何被引入和传播的。

“我们真的可以以非常系统的方式剖析蜜蜂健康,观察种群遗传学和寄生虫病原体负荷,健康的微生物组和偏差,”Rehan说,他的博士后研究助理Wyatt Shell领导了这项研究。“长期目标实际上是能够使用这些工具,以便能够发现需要恢复或保护的压力和栖息地的早期特征。开发它几乎就像蜜蜂健康的诊断工具一样。

研究人员认为,他们首次捕获了木匠蜂的核心微生物组。他们在所有三种木匠蜂物种中都发现了有益的细菌,这有助于代谢和遗传功能。他们还检测了乳酸杆菌的种类,乳酸杆菌是一种必需的有益细菌群,对良好的肠道健康至关重要,并且在大多数蜜蜂谱系中都能找到。乳酸菌可以预防流行的真菌病原体,增强免疫系统,促进营养吸收。

然而,Rehan和她的研究生Phuong Nguyen最近在《环境DNA》杂志上发表的一篇论文,小木匠蜂Ceratina calcarata的发育微生物组研究了城市中育雏和成年木匠蜂的微生物组,发现它们缺乏乳酸杆菌。

“这引起了危险信号,”Rehan说。“我们正在继续进行这些研究,以研究更细致的城市,农村比较和长期数据,以真正了解这些环境压力因素。每当我们表征微生物组并看到与我们所知道的正常情况的偏差时,它都可以给我们一个种群或物种受到威胁的迹象。

总体而言,结果表明宏基因组方法可以为野生蜜蜂生态和未来健康提供重要的见解。

“我们一直在少数几个物种中试验这种研究方法,但我们的目标是研究数十种野生蜜蜂物种,更广泛的比较即将到来。这两项研究确实奠定了基础,“她说。“长期目标实际上是能够使用这些工具来检测野生蜜蜂的压力早期特征,从而确定需要恢复或保护的栖息地。我们很高兴能够为野生蜜蜂研究和保护的新时代构建工具。

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