蜘蛛甲虫与报死窃蠹的细菌微生物组：经济害虫的共生菌演化与防控潜力

本研究通过16S rRNA扩增子测序系统调查了Ptinidae科（含蜘蛛甲虫和报死窃蠹）116个标本的细菌微生物组，填补了该科经济害虫共生菌研究的空白。研究发现与近缘科Bostrichidae（粉蠹科）不同，Ptinidae缺乏保守的共生菌模式，但普遍存在Wolbachia等可水平传播的共生菌株。该成果为开发基于微生物组的靶向害虫防控策略（如利用Wolbachia诱导胞质不亲和性）奠定基础，尤其对磷化氢抗性日益严重的仓储害虫具有应用价值。

　　

ABSTRACT

Ptinidae科甲虫包含多个重要经济害虫，如烟草甲虫（Lasioderma serricorne）和药材甲虫（Stegobium paniceum）。尽管该科2,200种甲虫中仅不到50种曾被调查过共生菌，本研究通过16S rRNA基因扩增子测序分析了116个标本，覆盖Ptinidae大多数亚科及近缘科Dermestidae（皮蠹科）、Endecatomidae和Bostrichidae（粉蠹科）的对照样本。结果显示Ptinidae缺乏像粉蠹科中保守的Bostrichidicola和Shikimatogenerans这样的专性共生菌，但部分种群携带不同株系的Wolbachia。

INTRODUCTION

昆虫通过微生物共生拓展生态位，分为兼性（facultative）和专性（obligate）共生。鞘翅目（Coleoptera）作为最丰富的昆虫目之一，其Bostrichoidea总科包含多种木材和仓储害虫。粉蠹科已知携带两种细菌共生菌，而Ptinidae（蜘蛛甲虫和报死窃蠹）此前仅发现真菌共生菌案例。本研究旨在揭示Ptinidae细菌微生物组特征，探究是否存在祖先保守共生菌。

MATERIALS AND METHODS

样本包含71个野外标本和55个实验室种群，覆盖8个Ptinidae亚科。DNA提取后采用515F/806R引物对V4区测序，经dada2去噪生成ASV（扩增子序列变体），Silva 138数据库分类。对Wolbachia阳性样本额外进行多基因位点序列分型（MLST）。

RESULTS AND DISCUSSION

多样性分析：粉蠹科α多样性最高，野外标本微生物组复杂度显著高于实验室种群。非度量多维标度（NMDS）显示Ptinidae微生物组形成两个聚类，可能与生态适应相关。

近缘科比较：粉蠹科样本检测到预期共生菌Bostrichidicola/Shikimatogenerans，而皮蠹科以Morganella（摩根菌属）为主，Endecatomidae样本中Sphingomonas（鞘氨醇单胞菌属）占比18%。

蜘蛛甲虫（Ptininae）：实验室与野生种群差异显著，如Mezium affine实验室种群含>50% Rickettsia（立克次体），而野生型以Lactobacillus（乳酸菌）为主。Niptus hololeucus等标本中Lactobacillus rennini占比超50%，提示潜在营养共生。

报死窃蠹：

• Anobiinae亚科：Anobium punctatum实验室种群90% ASV匹配新型Morganellaceae共生菌（与Symbiodolus相似）；
• Dorcatominae亚科：多个属携带13-16% Stenotrophomonas（寡养单胞菌属），Dorcatoma样本含Spiroplasma（螺原体）；
• Xyletininae亚科：烟草甲虫Lasioderma serricorne所有种群均感染Wolbachia，MLST分型显示不同地理种群携带独特株系。

Wolbachia分型：美国农业部（USDA）和新墨西哥大学（UNM）实验室的烟草甲虫携带不同Wolbachia株系，后者与加拿大种群相似，而药材甲虫（S. paniceum）两地种群株系一致，表明多次独立感染事件。

CONCLUSION

Ptinidae缺乏保守的细菌共生菌模式，可能源于与粉蠹科不同的营养需求（如真菌共生提供B族维生素而非酪氨酸）。Wolbachia等兼性共生菌的广泛存在为害虫防控提供新思路：通过调控共生菌（如诱导胞质不亲和）可靶向控制烟草甲虫等磷化氢抗性害虫。未来需扩大样本量验证Dryophilinae等未充分研究的亚科是否存在潜在专性共生菌。