【编者按】昆虫进化基因组学团队研究东方蜜蜂的不同地理种群间的肠道菌群的组成和演化规律,揭示肠道菌对蜜蜂健康的影响及作用机制。从肠道共生微生物的角度出发，致力于蜜蜂的物种保护，服务于国内养蜂业这一绿色农业的发展。成果发表在Microbiome、mBio、Microbiology Spectrum和Insect Science等杂志上。

蜜蜂的传粉作用对提高农业产量和维系生态系统稳定起到不可或缺的作用。全球75%的农作物物种需要昆虫授粉，其中107种主要作物中90%以上由蜜蜂完成授粉。然而，近数十年来，受生境破坏、农药使用、病虫害等影响，传粉蜜蜂出现全球性衰退（蜂群崩溃综合症）。蜜蜂具有保守特异的肠道菌群，在帮助宿主降解食物、提供营养、调节宿主免疫和抵抗病原菌等方面发挥重要作用。在与宿主长期共存的过程中，双方相互影响，促进了二者的共进化。目前主要关注于西方蜜蜂及其肠道菌群的研究，对于我国本土的东方蜜蜂肠道体系研究较少。

本团队近年来聚焦于蜜蜂肠道菌的功能与演化研究，深度解析了东方蜜蜂肠道菌对影响宿主健康和促进生境适应的作用机制。已构建超500株东方蜜蜂肠道菌单培养库和超200个纯菌基因组数据库。利用已有数据库，构建了标志基因筛选流程，首次通过扩增子测序实现了菌株水平的菌群组成测定方法，其分辨率与宏基因组测序相当，但成本大幅降低，大大提高了对各种肠道及环境菌群系统的菌株组成分析效率（Yang et al. 2022, Microbiology Spectrum）。结合宏基因组等手段，首次对我国分布的主要东方蜜蜂地理种群开展了系统性的肠道宏基因组研究。首先从菌株水平揭示了我国境内东方蜜蜂在基因组水平分化为不同地理种群的同时，其肠道菌群也在宿主亚种水平具有特异性分化（Su et al. 2022, Frontiers in Microbiology）。同时，通过对不同地理分区的肠道抗性组进行分析，发现地区特异性抗性组丰度和组成差异，并存在质粒介导的抗性基因转移，指示地区抗生素污染差异促进了蜜蜂肠道菌群内的相应抗性基因传播（Sun et al. 2022, Microbiome）。通过对东方蜜蜂特有的核心菌Apibacter的比较组学分析，发现其硝酸盐氧化呼吸系统的获得在促进肠道共生菌的肠道定植和适应性演化方面发挥了重要作用（Zhang et al. 2022，Insect Science）。同时首次发现一些较少关注的非核心菌肠道菌也在蜜蜂的低温适应与生长发育中起到了重要作用（Li et al. 2022, mBio；Du et al, 2021, International Journal of Molecular Sciences）

对于我国本土的东方蜜蜂，团队首次在全国范围内进行大规模取样，研究了东方蜜蜂种群的肠道菌组成和演化规律，为理解肠道菌在促进东方蜜蜂适应变化环境中的作用奠定基础。针对抗生素抗性这一重要问题，团队首次绘制东方蜜蜂肠道菌群抗生素抗性基因谱，揭示其地区特异性的特点及其与IncQ质粒的关系。在方法学方面，团队开发创新性的分析方法，为在菌株水平测定肠道菌群组成提供了高效高灵敏的手段。针对东方蜜蜂特有的肠道共生菌Apibacter，首次解析其基因组的演化机制。团队首次联合代谢组和宏基因组的手段，阐明越冬蜂的肠道菌变化及其对宿主生存的影响，对理解蜜蜂成功从热带气候扩展到温带气候的过程中，肠道菌的重要作用奠定基础。首次在转录后水平的小RNA层面，揭示了肠道菌在蜜蜂生长发育过程中的作用机制。上述结果对理解东方蜜蜂与肠道菌群的互作，及二者的共进化机制起到了重要促进作用。

昆虫进化基因组学团队的相关研究以演化生物学为框架，使用基因组学、宏基因组学方法，研究蜜蜂的演化与适应、蜜蜂传粉网络和生态功能，以及蜜蜂-肠道微生物的互作。团队长期从事昆虫的演化及基因组学研究，主要成员在基因组学、演化生物学、分子生物学、基因工程、蜂学等方面有较好的研究基础。近10年来在膜翅目的高级阶元演化、种下遗传结构与适应机制、分子分类学、传粉生态学、共生微生物等科学问题上取得了一系列原创性成果。发表SCI论文100余篇，其中团队成员以第一或通讯作者身份发表论文于Science、Cell、Science Advances、Nature Communications、Genome Biology、Nucleic Acids Research、Microbiome、mBio、Microbiology Spectrum 、Methods in Ecology and Evolution、Molecular Ecology等。团队成员还担任Science Advances、Microbiology Spectrum、Insects、Ecological Entomology、《生物多样性》等期刊编委。

责任编辑 周紫怡