張棋麟 吳杰 李還原 董志祥 苗春輝 王劉豪 郭軍 李繼蓮 ｜文

1 昆明理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，昆明 650500；2 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所，北京100093；3 云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑蜜蜂研究所，蒙自 661101

蜜蜂作為傳粉媒介的重要組成部分，是全球生物多樣性的重要因素，它們對(duì)作物、水果和野生植物的授粉活動(dòng)，使其成為世界范圍內(nèi)最重要的傳粉昆蟲之一，它們不僅對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大，更是在維系生物多樣性中扮演著重要角色。

腸道微生物可以幫助宿主消化食物，幫助宿主合成宿主自身不能合成的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)宿主組織器官和免疫系統(tǒng)的發(fā)育，腸道微生物被稱為與宿主健康和疾病發(fā)生密切相關(guān)的第二器官，腸道微生物也成為當(dāng)前國(guó)際研究的熱點(diǎn)。蜜蜂腸道微生物已經(jīng)積累了很好的研究基礎(chǔ)，當(dāng)前進(jìn)入到探索腸道微生物與蜜蜂宿主健康的機(jī)制或因果關(guān)系的道路之上。因此，結(jié)合已知的蜜蜂腸道微生物的研究積累，如何最大程度挖掘出蜜蜂腸道微生物，進(jìn)行功能研究，是擺在生物學(xué)家面前需要思考的問題。本文總結(jié)現(xiàn)有的蜜蜂腸道微生物的基礎(chǔ)研究成果，概述蜜蜂腸道菌群的特征、分布，為未來從事蜜蜂甚至昆蟲腸道微生物功能研究的學(xué)者們提供參考。

一、蜜蜂腸道與健康

動(dòng)物腸道中的微生物群落與宿主健康息息相關(guān)，最新的研究表明它們和宿主相互協(xié)作從而增加整個(gè)機(jī)體的適應(yīng)性，并通過腸道中的益生菌的調(diào)節(jié)作用來改善蜜蜂的健康狀況。近幾年來全球?qū)@一領(lǐng)域的研究持續(xù)升溫，當(dāng)前，受環(huán)境條件和人工干預(yù)（農(nóng)藥、化肥、抗生素等過度使用）影響，蜜蜂的健康令人擔(dān)憂，特別是病蟲害發(fā)生愈發(fā)頻繁。在如此的背景之下，從腸道微生物視角出發(fā)，探索蜜蜂保護(hù)的新策略至關(guān)重要。

1.蜜蜂腸道菌的調(diào)節(jié)作用

在蜜蜂中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌菌群中，乳酸菌和醋酸菌是近年來研究人員最感興趣的常見共生菌，由于它們可提高蜜蜂免疫力，以醋酸菌為例，將其添加到糖飼料中已經(jīng)得到普遍應(yīng)用，這表明醋酸菌具有潛在的益生作用。乳酸菌是革蘭氏陽性菌，耐酸，是很多昆蟲胃腸道內(nèi)的常駐菌，參與免疫調(diào)節(jié)和維護(hù)健康的腸道菌群結(jié)構(gòu)，對(duì)宿主具有有益的作用。蜜蜂消化系統(tǒng)可作為乳酸菌的最佳生態(tài)位，它們可以從蜜蜂的食物中汲取營(yíng)養(yǎng)供自己生長(zhǎng)。

乳酸菌和醋酸菌可在酸性條件下表現(xiàn)出獨(dú)特的生長(zhǎng)特征，如產(chǎn)生有機(jī)酸和醋酸，還能代謝不同的糖。這些特性很好地解釋乳酸菌和醋酸菌可抑制酸敏感性致病菌增長(zhǎng)原因?？紤]到甲酸、乳酸和乙酸被蜂農(nóng)用來防治病原菌感染，那么乳酸菌和醋酸菌很可能是保護(hù)蜜蜂的重要天然共生菌。從另一個(gè)角度看，當(dāng)腸道微生物分布不平衡時(shí)，尤其是乳酸菌和醋酸菌的存在度較低時(shí)，可對(duì)蜜蜂生理產(chǎn)生負(fù)面影響，并直接或間接增加宿主對(duì)疾病的易感性。受CCD影響蜂群大都受一些疾病的影響，如大蜂螨、病毒病、細(xì)菌病、真菌病及微孢子蟲病等，通過這一現(xiàn)象可知，蜜蜂的健康可能受定殖在腸道中的比例相對(duì)平衡的微生物調(diào)節(jié)。

共生菌可以調(diào)節(jié)腸道平衡，保護(hù)蜜蜂幼蟲免于感病。這種保護(hù)幼蟲的調(diào)節(jié)機(jī)制非常復(fù)雜，從對(duì)病原菌的直接對(duì)抗到產(chǎn)生抗菌物質(zhì)并激活或興奮先天免疫反應(yīng)。另外，共生菌產(chǎn)生的抗菌化合物直接抑制病原菌和蜜蜂免疫系統(tǒng)被激活（或興奮）后抗病力提高也可能是共生菌對(duì)宿主健康的調(diào)節(jié)機(jī)制之一。為了更好的理解腸道菌群的微生物生態(tài)學(xué)和群體動(dòng)態(tài)對(duì)蜜蜂健康的作用，進(jìn)一步了解腸道菌的調(diào)節(jié)機(jī)制，還需要調(diào)查其他方面的內(nèi)容，如醋酸菌和乳酸菌競(jìng)爭(zhēng)排他（競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)和粘附上皮細(xì)胞）的機(jī)制，腸道菌對(duì)宿主腸道pH的調(diào)節(jié)，微生物細(xì)胞之間的信息交流以及宿主細(xì)胞和共生菌對(duì)昆蟲腸道聚生體的影響等。

2.腸道共生菌的應(yīng)用

通過對(duì)腸道共生菌的不斷認(rèn)識(shí)，科研人員意識(shí)到共生菌可作為一種生物防治措施來預(yù)防昆蟲病原體或農(nóng)業(yè)及人類的寄生蟲。例如通過使用益生菌來抑制病原菌在人類和動(dòng)物上的擴(kuò)散 。所謂益生菌是指對(duì)宿主動(dòng)物產(chǎn)生有益影響并改善宿主腸道微生物平衡的活的微生物飼料添加劑。由于蜜蜂益生菌的研究目前只是建立在理論上，這個(gè)領(lǐng)域的研究目前還比較少。最近的研究開始考慮在疾病發(fā)作時(shí)使用蜜蜂共生菌抵抗病原體、寄生蟲或增強(qiáng)蜜蜂免疫力的可能性。在一些與蜜蜂共生菌相關(guān)的研究中，乳酸菌已經(jīng)被認(rèn)為是一種能興奮蜜蜂免疫力、幫助幼蟲抵御病原菌侵襲的有效益生菌。

腸道菌群的平衡在營(yíng)養(yǎng)、代謝和免疫功能等方面對(duì)蜂群的健康起到重要的作用，并對(duì)蜜蜂健康的改善有著重要意義。在蜜蜂等傳粉昆蟲不斷面臨的各種健康威脅下，弄清腸道菌群的影響因素與維持機(jī)理、開發(fā)可提高傳粉昆蟲活力和免疫力的優(yōu)勢(shì)共生菌、建立以腸道菌群平衡為目標(biāo)的改善策略來增強(qiáng)蜜蜂對(duì)環(huán)境及各種病原菌的適應(yīng)和抵抗能力將對(duì)蜜蜂養(yǎng)殖快速穩(wěn)定發(fā)展至關(guān)重要。

二、蜜蜂腸道菌群的種類

蜜蜂腸道中棲息著大量的微生物，它們與蜜蜂的營(yíng)養(yǎng)生理活動(dòng)有很大的關(guān)系，一方面其群落結(jié)構(gòu)、代謝活動(dòng)受到蜜蜂腸道微環(huán)境的影響，另一方面它們也影響蜜蜂的生命活動(dòng)。目前在蜜蜂屬和熊蜂屬中發(fā)現(xiàn)的腸道共生菌主要?dú)w為八大類（共9種），細(xì)菌優(yōu)勢(shì)種系型來自5個(gè)綱：3種來自Alphaproteobacteria，1種來自Betaproteobacteria，2種來自Gammaproteobacteria，2種來自Firmicutes，1種來自Actinobacteria。鑒定到種的共有5種（其中Alpha-2.2的最新命名還未得到認(rèn)可）。Firm-4和Firm-5包含的細(xì)菌種類較多，分類地位也尚未確定。

1. Gilliamella apicola

G. apicola在定名前被稱為Gamma-1，屬于γ-變形菌綱，革蘭氏陰性。該菌株已經(jīng)從蜜蜂和熊蜂腸道內(nèi)分離到。

2. Frischella perrara

F.perrara即Gamma-2，屬于γ-變形菌綱，革蘭氏陰性菌。Frischella屬是兼性厭氧的細(xì)菌。Frischella屬細(xì)菌在大多數(shù)工蜂腸道內(nèi)都存在，占蜜蜂工蜂個(gè)體腸道細(xì)菌總數(shù)的13%。F. perrara菌株已經(jīng)從西方蜜蜂腸道內(nèi)分離到，在歐洲的熊蜂中并未檢測(cè)到，而在中國(guó)的熊蜂腸道菌群中則檢測(cè)到該種的存在。

3. Snodgrassella alvi

S. alvi也稱為Beta類群，位于β-變形菌綱、奈瑟菌科內(nèi)，革蘭氏陰性菌。分離自蜜蜂和熊蜂腸道中S. alvi菌株的最適生長(zhǎng)環(huán)境同G. apicola相似。S. alvi菌株已從蜜蜂和熊蜂腸道內(nèi)分離到，典型的菌株為S. alviwkB2T。Snodgrassella屬細(xì)菌占蜜蜂工蜂個(gè)體腸道細(xì)菌總數(shù)的0.6%～39%。

4. Alpha-1和Alpha-2類群

醋酸菌科的細(xì)菌在蜜蜂腸道內(nèi)主要為Alpha-1 和Alpha-2。Alpha-1種系型屬于巴爾通氏體屬（Bartonella），在西方蜜蜂中普遍存在，是一組胞內(nèi)病原菌； Alpha-2又分為Alpha-2.1和Alpha-2.2，Alpha 2.2分離自蜜蜂腸道， Alpha 2.2和其他一些細(xì)菌可棲息于哺育蜂蜜囊、咽下腺以及王漿中，但Alpha 2.2在蜜蜂中腸和后腸中幾乎不存在。Alpha 2.2存在于蜂糧中，采集蜂的蜜囊里及幼蟲體內(nèi)，在哺育蜂和采集蜂的中腸和后腸中的含量微乎其微。

5. Bifido類群

Bifido是放線菌亞綱（Actinobacteridae）雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）的細(xì)菌，其存在有益于蜂群健康，是蜜蜂和熊蜂的重要益生菌。雙歧桿菌在蜜蜂和熊蜂中比較普遍。Bi fi dobacterium存在于大多數(shù)成年工蜂腸道中，據(jù)估計(jì)，雙歧桿菌約占蜜蜂腸道細(xì)菌的15%。

6. Firm-4和Firm-5類群

Lactobacillus屬細(xì)菌細(xì)胞從長(zhǎng)細(xì)桿狀到短球桿狀變化。乳酸桿菌（Lactobacilli）被廣泛用作益生菌，對(duì)宿主生物體的健康有益。與蜜蜂相關(guān)的Lactobacillus主要?dú)w在兩個(gè)進(jìn)化分支中，即Firm-4和Firm-5 ，是蜜蜂腸道中最豐富的細(xì)菌群落，在單個(gè)工蜂腸道中豐度預(yù)計(jì)在20%～99%。

乳酸菌是重要的益生菌之一，在自然界廣泛存在，與許多動(dòng)植物和食物都有聯(lián)系，它們的存在有利于宿主的健康。這個(gè)屬的細(xì)菌常與雙歧桿菌屬細(xì)菌一起形成蜜蜂和熊蜂體內(nèi)的益生菌群。

（未完待續(xù)）