寄生蜂萼液和毒液如何影响鳞翅目宿主唇腺细菌群落？—— 揭示植物 - 寄生蜂互作新机制

在昆虫微生物群落研究中，寄生蜂寄生对宿主微生物群落的影响尚不明确。研究人员以菜粉蝶（Pieris brassicae）和粉蝶盘绒茧蜂（Cotesia glomerata）为对象，研究寄生蜂萼液和毒液对宿主组织细菌群落的影响。结果发现其改变了唾液腺和血淋巴细菌群落。该研究为理解植物 - 寄生蜂互作提供新视角。

　　在奇妙的昆虫世界里，微生物群落就像隐藏在昆虫身体里的神秘 “居民”，对昆虫的生理、行为和生态有着重要影响。过去十年间，昆虫微生物群落的研究逐渐受到关注，其中肠道和生殖组织中的微生物成为研究热点，然而对于昆虫血淋巴和唇腺中的微生物，人们却知之甚少。在寄生蜂与宿主昆虫的关系中，寄生蜂寄生会改变宿主许多生理过程，已有研究发现寄生会影响宿主肠道微生物群落，但这种影响是否局限于肠道，其他组织和体液中的微生物群落又会如何变化，背后的机制又是什么，这些问题都像谜团一样等待解开。为了探索这些奥秘，来自瓦赫宁根大学（Laboratory of Entomology, Wageningen University）、鲁汶大学（CMPG Laboratory for Process Microbial Ecology and Bioinspirational Management (PME&BIM), Department M2S, KU Leuven 等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Microbial Ecology》杂志上，为我们揭示了许多有趣的发现。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先是样本处理技术，他们收集粉蝶盘绒茧蜂的萼液和毒液，对菜粉蝶幼虫进行微注射处理，并设置了多种对照，如 PBS 注射（阴性对照）、自然寄生（阳性对照）等。接着对处理后的菜粉蝶幼虫的肠道、呕吐物、血淋巴和唇腺进行样本采集。在分子分析方面，提取样本 DNA，利用 Illumina 条形码引物扩增细菌 16S rRNA 基因的 V4 区域，随后进行测序和生物信息学分析。最后通过多种统计分析方法，如非度量多维尺度分析（NMDS）、置换多元方差分析（PERMANOVA）等，来探究细菌群落的变化。
细菌群落多样性在不同组织和体液中的差异：研究人员通过计算香农多样性指数（Shannon diversity index）和观测到的 zOTU 丰富度，发现菜粉蝶不同组织和体液中的细菌群落多样性存在显著差异（χ2=682 , df=3 , p<0.001 ；χ2=589 , df=3 , p<0.001 ）。血淋巴和唾液腺中的细菌多样性高于肠道和呕吐物。这表明昆虫不同组织和体液为细菌提供了不同的生存环境，进而影响了细菌群落的多样性。
注射处理对细菌群落组成的影响：非度量多维尺度分析（NMDS）和置换多元方差分析（PERMANOVA）显示，寄生蜂寄生和注射处理对菜粉蝶细菌群落组成有显著影响（F=135 , df=3 , p=0.001 ；F=2.2 , df=4 , p=0.027 ）。进一步分析发现，这种影响主要体现在唾液腺中（F=3.2 , df=4 , p=0.003 ）。注射萼液和毒液的菜粉蝶，以及自然寄生的菜粉蝶，其唾液腺细菌群落组成与注射 PBS 的对照组存在显著差异。这说明寄生蜂的萼液和毒液能够改变宿主唾液腺的细菌群落组成。
差异丰度分析结果：通过差异丰度分析，研究人员发现自然寄生对菜粉蝶血淋巴中几种细菌的相对丰度有显著影响，且沃尔巴克氏体（Wolbachia）仅在自然寄生的菜粉蝶血淋巴中被检测到。在唾液腺中，注射萼液和毒液的处理与对照组相比，有 9 个 zOTU 的相对丰度存在显著差异。这表明寄生会引起血淋巴和唾液腺细菌群落的变化，且这些变化与寄生蜂的寄生行为密切相关。
研究结论表明，寄生蜂寄生对菜粉蝶的血淋巴微生物群落有影响，寄生蜂的萼液和毒液会改变宿主唾液腺的细菌群落组成。这一研究具有重要意义，它揭示了寄生蜂影响宿主微生物群落的新机制，为理解植物 - 寄生蜂 - 昆虫之间的相互作用提供了新的视角。唾液腺微生物群落的改变可能影响植物对植食性昆虫的防御反应，进而影响整个生态系统的平衡。未来研究可以进一步探究这些微生物群落变化对植物 - 昆虫 - 寄生蜂互作的具体影响机制，以及这种影响在不同生态环境中的变化情况，为害虫防治和生态保护提供更坚实的理论基础。