Microbiome | 连发2篇！中国农业大学郑浩等团队发现蜜蜂基因型不同，其肠道菌群也不同

编者按

iNature是中国最大的学术公众号，由清华大学，哈佛大学，中科院等多单位的博士团队联合打造，现推出iNature人才公众号，专注于人才招聘，学术进展，科研资讯，感兴趣的可以长按或者扫描下方的二维码关注我们。

iNature

通过社会互动传播的蜜蜂肠道微生物群有益于宿主健康。虽然微生物群落相对稳定，但已在蜜蜂中检测到个体差异和高应变水平多样性。尽管蜜蜂肠道菌群结构受环境因素的影响，但肠道成员的遗传性和宿主遗传学的贡献仍然难以捉摸。

2021年11月17日，中国农业大学郑浩团队在Microbiome （IF=15）在线发表题为”Honey bee genetics shape the strain-level structure of gut microbiota in social transmission“的研究论文，该研究使用鸟枪宏基因组学同时分析了来自四个不同亚种蜜蜂的微生物群和宿主基因型。在系统发育和“序列离散种群”水平上，基因不同的蜜蜂之间的肠道组成更远。然后，该研究在人工授精产生的杂交蜜蜂群体中进行了连续传代实验，结果表明，在社会传播过程中，不同批次的蜜蜂的微生物组成发生了显著变化。

具体来说，来自 Snodgrassella alvi 系统发育型的不同菌株被遗传变异的宿主优先选择，并且来自不同宿主的菌株在 IV 型菌毛基因座中显示出显著的单核苷酸多态性分布。全基因组关联分析发现，一组双歧杆菌菌株的相对丰度与蜜蜂大脑中特异性表达的宿主谷氨酸受体基因有关。最后，具有特定多糖利用位点的双歧杆菌的单克隆影响 gluR-B 基因的可变剪接，这与大脑中 GABA 水平的增加有关。

总之，该研究结果表明，宿主遗传学影响蜜蜂肠道组成，并表明肠道细菌菌株偏好与肠道-大脑联系有关。蜜蜂已被广泛用作社会行为、遗传学和肠道微生物组的模式生物。该研究进一步确定宿主遗传功能作为微生物结构的形成力，将促进对宿主-微生物相互作用的理解。

另外，2021年11月4日，中国农业大学郑浩及山东省农业科学院翟一凡共同通讯在Microbiome （IF=15）在线发表题为”Strain-level analysis reveals the vertical microbial transmission during the life cycle of bumblebee“的研究论文，该研究通过宏基因组学分析，在菌株层面阐明了熊蜂的肠道菌群的垂直传递模式，揭示了社会性差异对熊蜂和蜜蜂肠道菌群的影响。并构建了蜂类肠道菌基因组数据库，可用于未来进一步研究。该研究也表明，熊蜂也可作为新型模式生物，用于研究肠道菌群传递及其与宿主的互作机制等问题。

越来越清楚的是，大多数动物的肠道中普遍存在微生物群落。这些与宿主相关的微生物组通过不同的功能为宿主提供了相当大的好处，并塑造了宿主的生态和进化。动物体内的微生物组通常是在出生时以及与他人和环境接触时获得的。考虑到微生物组的重要性，因此了解选择、保留和转移共生微生物的机制以及特定成分对宿主生物学的影响至关重要。许多环境因素，包括生活方式、饮食、疾病、地理和药物，都会影响肠道微生物群。除了外部因素外，最近有人提出宿主遗传学作为肠道微生物组成的决定因素。

研究探索了宿主等位基因与人类、小鼠和其他动物模型的肠道微生物群结构之间的关联。不同的基因位点在解释微生物组的个体差异方面具有影响力；具体而言，已经研究了在与疾病有关的宿主代谢和免疫系统中起作用的基因对微生物组的影响。此外，一组分类群被认为比其他分类群更具遗传性，这表明宿主遗传变异可以解释特定肠道成员的水平。

已经针对人类和其他动物对宿主基因和微生物组的潜在相互作用进行了调查。然而，特定宿主等位基因与微生物组特征的关联具有挑战性。这部分是由于肠道群落结构受到各种环境因素的强烈而迅速的影响，使得在受控实验室环境中比较动物具有挑战性，限制了推断宿主-微生物相互作用的能力。此外，针对具有相对较大基因组大小且由数千种细菌物种主导的复杂微生物群的宿主，进行全基因组关联研究 (GWAS) 成本高昂。因此，需要具有可在指定条件下控制的简单微生物群组成的实验系统，以更好地了解确定微生物组结构和传播动力学的过程。

蜜蜂具有简单且受宿主限制的肠道微生物群，通常在蜜蜂中检测到，这些微生物群甚至来自不同位置 。该群落仅包含 5-8 个核心细菌系统发育型（在 16S rRNA 基因中具有 > 97% 的序列相似性）。尤其是，虽然只为核心肠道成员 Snodgrassella 鉴定了一种系统发育型，但已经表明了高菌株水平多样性和宿主特异性模式。因此，蜜蜂肠道群落为研究控制微生物群组装的过程提供了一个极好的模型。迄今为止，研究主要集中在蜜蜂肠道微生物群的作用上，例如它们对宿主营养、体重增加、内分泌信号和免疫功能的影响。然而，影响蜜蜂肠道微生物群组成和传播的效应器的知识非常有限。

不同基因蜜蜂的肠道菌群组成不同（图源自Microbiome）

该研究使用鸟枪宏基因组学同时分析了来自四个不同亚种蜜蜂的微生物群和宿主基因型。在系统发育和“序列离散种群”水平上，基因不同的蜜蜂之间的肠道组成更远。然后，该研究在人工授精产生的杂交蜜蜂群体中进行了连续传代实验，结果表明，在社会传播过程中，不同批次的蜜蜂的微生物组成发生了显著变化。

具体来说，来自 Snodgrassella alvi 系统发育型的不同菌株被遗传变异的宿主优先选择，并且来自不同宿主的菌株在 IV 型菌毛基因座中显示出显著的单核苷酸多态性分布。全基因组关联分析发现，一组双歧杆菌菌株的相对丰度与蜜蜂大脑中特异性表达的宿主谷氨酸受体基因有关。最后，具有特定多糖利用位点的双歧杆菌的单克隆影响 gluR-B 基因的可变剪接，这与大脑中 GABA 水平的增加有关。

总之，该研究结果表明，宿主遗传学影响蜜蜂肠道组成，并表明肠道细菌菌株偏好与肠道-大脑联系有关。蜜蜂已被广泛用作社会行为、遗传学和肠道微生物组的模式生物。该研究进一步确定宿主遗传功能作为微生物结构的形成力，将促进对宿主-微生物相互作用的理解。

参考消息：

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-021-01174-y

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-021-01163-1

—END—

内容为【iNature】公众号原创，

转载请写明来源于【iNature】

微信加群

iNature汇集了4万名生命科学的研究人员及医生。我们组建了80个综合群（16个PI群及64个博士群），同时更具专业专门组建了相关专业群（植物，免疫，细胞，微生物，基因编辑，神经，化学，物理，心血管，肿瘤等群）。温馨提示：进群请备注一下（格式如学校+专业+姓名，如果是PI/教授，请注明是PI/教授，否则就直接默认为在读博士，谢谢）。可以先加小编微信号（iNature5），或者是长按二维码，添加小编，之后再进相关的群，非诚勿扰。

投稿、合作、转载授权事宜

请联系微信ID：18217322697 或邮箱：[e-mail]

觉得本文好看，请点这里！