花上的小木匠蜂
来源:纽约大学
约克大学的科学家在一项新研究中说，当地环境在野生蜜蜂肠道微生物群的健康和多样性方面发挥着关键作用，这可以帮助探测无形的压力源和潜在威胁的早期指标。
作为宏基因组学的新前沿，研究人员对北美、亚洲和澳大利亚三种木匠蜂(一种野生蜜蜂)的全基因组进行了测序。这一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，独居蜜蜂的微生物群对健康很重要，它们从环境中获取食物，而不是从它们的巢穴伴侣那里继承。木匠蜂会钻到木本植物的茎杆中产卵，而不是在蜂箱中产卵。
“这可能使它们成为更好的生物指标，因为它们对环境更敏感，”该研究的通讯作者、理学院副教授Sandra Rehan说。比较宏基因组学揭示了野生蜜蜂微生物群的种内和种间变异的扩展洞察力，发表在今天的《通信生物学》杂志上。
在澳大利亚，当地种群具有高度独特的宏基因组和微生物群;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。
Rehan说:“这些病原体不一定对蜜蜂有害，但这些野生蜜蜂可能会传播可能对农业产生负面影响的疾病。”找出这些病原体是如何在野生蜜蜂中传播的很重要，因为除了每年超过2000亿美元的农业服务外，蜜蜂还对全球的生态和农业健康做出了贡献。
建立野生蜜蜂体内健康微生物组的基线可以让科学家们比较各大洲和种群的物种，并弄清楚疾病和有害微生物是如何被引入和传播的。
Rehan的博士后研究助理Wyatt Shell领导了这项研究，他说:“我们可以非常系统地分析蜜蜂的健康状况，包括种群遗传学、寄生虫病原体载量、健康的微生物群和偏差。长期目标是真正能够使用这些工具，也能够发现压力和栖息地需要恢复或保护的早期特征。把它发展成蜜蜂健康的诊断工具。”
研究人员认为，他们首次捕获了木蜂的核心微生物群。他们在所有三种木蜂物种中发现了有益细菌，这些细菌有助于新陈代谢和遗传功能。他们还发现了乳酸菌，这是一种重要的有益菌群，对良好的肠道健康至关重要，在大多数蜜蜂谱系中都有发现。乳酸菌可以防止流行的真菌病原体，增强免疫系统，促进营养吸收。
然而，最近Rehan和她的研究生phuong Nguyen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，研究了城市中孵化和成年木匠蜂的微生物组，发现它们缺乏乳杆菌。
“这引发了危险信号，”Rehan说。“我们正在继续这些研究，研究更细微的城市和农村比较和长期数据，以真正了解这些环境压力源。每当我们描述一个微生物组，并看到偏离我们所知道的正常情况时，它可以给我们一个受到威胁的种群或物种的迹象。”
总之，这些结果表明，宏基因组方法可以为野生蜜蜂的生态和健康提供重要的见解。
“我们已经在一些物种中试点了这种研究方法，但我们的目标是研究几十种野生蜜蜂，并进行更广泛的比较。这两项研究真正奠定了基础，”她说。“长期目标是真正能够使用这些工具来检测野生蜜蜂压力的早期特征，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创造工具。”
Comparative metagenomics reveals expanded insights into intra- and interspecific variation 2 among wild bee microbiomes