蜜蜂肠道菌群概述

张棋麟 吴杰 李还原 董志祥 苗春辉 王刘豪 郭军 李继莲 ｜文

1 昆明理工大学生命科学与技术学院，昆明 650500；2 中国农业科学院蜜蜂研究所，北京100093；3 云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，蒙自 661101

蜜蜂作为传粉媒介的重要组成部分，是全球生物多样性的重要因素，它们对作物、水果和野生植物的授粉活动，使其成为世界范围内最重要的传粉昆虫之一，它们不仅对于农业生产意义重大，更是在维系生物多样性中扮演着重要角色。

肠道微生物可以帮助宿主消化食物，帮助宿主合成宿主自身不能合成的营养物质，促进宿主组织器官和免疫系统的发育，肠道微生物被称为与宿主健康和疾病发生密切相关的第二器官，肠道微生物也成为当前国际研究的热点。蜜蜂肠道微生物已经积累了很好的研究基础，当前进入到探索肠道微生物与蜜蜂宿主健康的机制或因果关系的道路之上。因此，结合已知的蜜蜂肠道微生物的研究积累，如何最大程度挖掘出蜜蜂肠道微生物，进行功能研究，是摆在生物学家面前需要思考的问题。本文总结现有的蜜蜂肠道微生物的基础研究成果，概述蜜蜂肠道菌群的特征、分布，为未来从事蜜蜂甚至昆虫肠道微生物功能研究的学者们提供参考。

一、蜜蜂肠道与健康

动物肠道中的微生物群落与宿主健康息息相关，最新的研究表明它们和宿主相互协作从而增加整个机体的适应性，并通过肠道中的益生菌的调节作用来改善蜜蜂的健康状况。近几年来全球对这一领域的研究持续升温，当前，受环境条件和人工干预（农药、化肥、抗生素等过度使用）影响，蜜蜂的健康令人担忧，特别是病虫害发生愈发频繁。在如此的背景之下，从肠道微生物视角出发，探索蜜蜂保护的新策略至关重要。

1.蜜蜂肠道菌的调节作用

在蜜蜂中经常发现的细菌菌群中，乳酸菌和醋酸菌是近年来研究人员最感兴趣的常见共生菌，由于它们可提高蜜蜂免疫力，以醋酸菌为例，将其添加到糖饲料中已经得到普遍应用，这表明醋酸菌具有潜在的益生作用。乳酸菌是革兰氏阳性菌，耐酸，是很多昆虫胃肠道内的常驻菌，参与免疫调节和维护健康的肠道菌群结构，对宿主具有有益的作用。蜜蜂消化系统可作为乳酸菌的最佳生态位，它们可以从蜜蜂的食物中汲取营养供自己生长。

乳酸菌和醋酸菌可在酸性条件下表现出独特的生长特征，如产生有机酸和醋酸，还能代谢不同的糖。这些特性很好地解释乳酸菌和醋酸菌可抑制酸敏感性致病菌增长原因。考虑到甲酸、乳酸和乙酸被蜂农用来防治病原菌感染，那么乳酸菌和醋酸菌很可能是保护蜜蜂的重要天然共生菌。从另一个角度看，当肠道微生物分布不平衡时，尤其是乳酸菌和醋酸菌的存在度较低时，可对蜜蜂生理产生负面影响，并直接或间接增加宿主对疾病的易感性。受CCD影响蜂群大都受一些疾病的影响，如大蜂螨、病毒病、细菌病、真菌病及微孢子虫病等，通过这一现象可知，蜜蜂的健康可能受定殖在肠道中的比例相对平衡的微生物调节。

共生菌可以调节肠道平衡，保护蜜蜂幼虫免于感病。这种保护幼虫的调节机制非常复杂，从对病原菌的直接对抗到产生抗菌物质并激活或兴奋先天免疫反应。另外，共生菌产生的抗菌化合物直接抑制病原菌和蜜蜂免疫系统被激活（或兴奋）后抗病力提高也可能是共生菌对宿主健康的调节机制之一。为了更好的理解肠道菌群的微生物生态学和群体动态对蜜蜂健康的作用，进一步了解肠道菌的调节机制，还需要调查其他方面的内容，如醋酸菌和乳酸菌竞争排他（竞争营养和粘附上皮细胞）的机制，肠道菌对宿主肠道pH的调节，微生物细胞之间的信息交流以及宿主细胞和共生菌对昆虫肠道聚生体的影响等。

2.肠道共生菌的应用

通过对肠道共生菌的不断认识，科研人员意识到共生菌可作为一种生物防治措施来预防昆虫病原体或农业及人类的寄生虫。例如通过使用益生菌来抑制病原菌在人类和动物上的扩散 。所谓益生菌是指对宿主动物产生有益影响并改善宿主肠道微生物平衡的活的微生物饲料添加剂。由于蜜蜂益生菌的研究目前只是建立在理论上，这个领域的研究目前还比较少。最近的研究开始考虑在疾病发作时使用蜜蜂共生菌抵抗病原体、寄生虫或增强蜜蜂免疫力的可能性。在一些与蜜蜂共生菌相关的研究中，乳酸菌已经被认为是一种能兴奋蜜蜂免疫力、帮助幼虫抵御病原菌侵袭的有效益生菌。

肠道菌群的平衡在营养、代谢和免疫功能等方面对蜂群的健康起到重要的作用，并对蜜蜂健康的改善有着重要意义。在蜜蜂等传粉昆虫不断面临的各种健康威胁下，弄清肠道菌群的影响因素与维持机理、开发可提高传粉昆虫活力和免疫力的优势共生菌、建立以肠道菌群平衡为目标的改善策略来增强蜜蜂对环境及各种病原菌的适应和抵抗能力将对蜜蜂养殖快速稳定发展至关重要。

二、蜜蜂肠道菌群的种类

蜜蜂肠道中栖息着大量的微生物，它们与蜜蜂的营养生理活动有很大的关系，一方面其群落结构、代谢活动受到蜜蜂肠道微环境的影响，另一方面它们也影响蜜蜂的生命活动。目前在蜜蜂属和熊蜂属中发现的肠道共生菌主要归为八大类（共9种），细菌优势种系型来自5个纲：3种来自Alphaproteobacteria，1种来自Betaproteobacteria，2种来自Gammaproteobacteria，2种来自Firmicutes，1种来自Actinobacteria。鉴定到种的共有5种（其中Alpha-2.2的最新命名还未得到认可）。Firm-4和Firm-5包含的细菌种类较多，分类地位也尚未确定。

1. Gilliamella apicola

G. apicola在定名前被称为Gamma-1，属于γ-变形菌纲，革兰氏阴性。该菌株已经从蜜蜂和熊蜂肠道内分离到。

2. Frischella perrara

F.perrara即Gamma-2，属于γ-变形菌纲，革兰氏阴性菌。Frischella属是兼性厌氧的细菌。Frischella属细菌在大多数工蜂肠道内都存在，占蜜蜂工蜂个体肠道细菌总数的13%。F. perrara菌株已经从西方蜜蜂肠道内分离到，在欧洲的熊蜂中并未检测到，而在中国的熊蜂肠道菌群中则检测到该种的存在。

3. Snodgrassella alvi

S. alvi也称为Beta类群，位于β-变形菌纲、奈瑟菌科内，革兰氏阴性菌。分离自蜜蜂和熊蜂肠道中S. alvi菌株的最适生长环境同G. apicola相似。S. alvi菌株已从蜜蜂和熊蜂肠道内分离到，典型的菌株为S. alviwkB2T。Snodgrassella属细菌占蜜蜂工蜂个体肠道细菌总数的0.6%～39%。

4. Alpha-1和Alpha-2类群

醋酸菌科的细菌在蜜蜂肠道内主要为Alpha-1 和Alpha-2。Alpha-1种系型属于巴尔通氏体属（Bartonella），在西方蜜蜂中普遍存在，是一组胞内病原菌； Alpha-2又分为Alpha-2.1和Alpha-2.2，Alpha 2.2分离自蜜蜂肠道， Alpha 2.2和其他一些细菌可栖息于哺育蜂蜜囊、咽下腺以及王浆中，但Alpha 2.2在蜜蜂中肠和后肠中几乎不存在。Alpha 2.2存在于蜂粮中，采集蜂的蜜囊里及幼虫体内，在哺育蜂和采集蜂的中肠和后肠中的含量微乎其微。

5. Bifido类群

Bifido是放线菌亚纲（Actinobacteridae）双歧杆菌属（Bifidobacterium）的细菌，其存在有益于蜂群健康，是蜜蜂和熊蜂的重要益生菌。双歧杆菌在蜜蜂和熊蜂中比较普遍。Bi fi dobacterium存在于大多数成年工蜂肠道中，据估计，双歧杆菌约占蜜蜂肠道细菌的15%。

6. Firm-4和Firm-5类群

Lactobacillus属细菌细胞从长细杆状到短球杆状变化。乳酸杆菌（Lactobacilli）被广泛用作益生菌，对宿主生物体的健康有益。与蜜蜂相关的Lactobacillus主要归在两个进化分支中，即Firm-4和Firm-5 ，是蜜蜂肠道中最丰富的细菌群落，在单个工蜂肠道中丰度预计在20%～99%。

乳酸菌是重要的益生菌之一，在自然界广泛存在，与许多动植物和食物都有联系，它们的存在有利于宿主的健康。这个属的细菌常与双歧杆菌属细菌一起形成蜜蜂和熊蜂体内的益生菌群。

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