蜜蜂肠道微生物功能及应用研究进展

黄祚骅，江凌晗，吴珍红

(1.福建农林大学蜂学院，福建 福州 350017；2.福建农林大学植物保护学院，福建 福州 350017)

自然界中的传粉昆虫类群主要是蜂类。全球115种重要农业产品中的52%依赖于蜜蜂授粉。蜜蜂授粉仅在2006～2008年就为中国创造了3042.2亿人民币。因此，蜂类经济价值的潜力十分之大。但是，近年由于外种入侵、农药和疾病等因素影响，蜜蜂种群密度大幅度减少。在美国，“蜂群衰竭失调”现象已经屡见不鲜。截止2015年，科研人员统计发现新西兰蜂群损失率为10.7%，欧洲为11.9%，美国为28.0%，加拿大为16.8%。因此，蜜蜂疾病无公害防治技术亟待深入研究以及大面积的推广运用。人们越来越关注蜜蜂肠道微生物菌群在蜜蜂的生物防治上的应用。研究表明蜜蜂肠道菌群对蜜蜂具有生理功能，可用于病害防治。本文综述了蜜蜂的微生态组成及其应用，供借鉴。

1 蜜蜂主要肠道菌群及其作用

1.1 蜜蜂肠道的主要菌群分布

Cox-Foster等通过宏转录组比较分析发现，源于美国、非洲、瑞士、德国等不同地区的同一种蜜蜂(Apismellifera)具有相似的肠道菌群组成。Gilliam等通过传统培养技术分离鉴定西方蜜蜂(A.melliferaLinnaeus)肠道内，实验结果证明该种类肠道内酵母微生物约1%；29%为革兰氏阳性细菌；70%为可变的革兰氏细菌或革兰氏阴性。Rada等主要研究了蜜蜂肠道微生物组成，发现蜜蜂肠道内主要由芽孢杆菌、双歧杆菌和乳酸菌构成其微生物的组成成分。Li等通过对28种熊蜂肠道菌群16s的V6-V8区采用高通量测序，结合生态学分析表明，熊蜂肠道保守型肠型微生物是Gilliamella、Snodgrassela，另含有一些条件致病菌如Hafnia、Serratia。许多研究表明蜜蜂肠道菌群组成简单，由少数核心菌种组成，且组成稳定，这些核心微生物对蜜蜂具有生理功能，可用于病害的防治。

1.2 蜜蜂肠道菌群对其肠道和代谢的影响

1.2.1 蜜蜂肠道微生物促进蜜蜂肠道的发育 郑浩等通过比对利用粪菌移植人工制造正常肠道菌蜜蜂无菌蜜蜂及粪无菌蜜蜂两者肠道菌群及研究其对宿主生长、肠道理化性质、激素调节、蜜蜂个体行为的影响，发现当俩组蜂群发育成成熟以后，利用粪菌移植人工制造正常肠道菌的蜜蜂会增加15%～20%的体重，同时无菌蜜蜂的生长速率远低于正常肠道的蜂群；成虫后第15d发现正常蜜蜂的中肠和回肠重于无菌蜜蜂，说明肠道菌群促进肠道的发育。另外，研究表明微生物代谢会降低肠道氧化还原电位以及pH值。

1.2.2 蜜蜂肠道微生物对代谢的影响 通过分析蜜蜂腹部以及大脑基因表达产物，发现肠道中的微生物会使胰岛素接收基因、蜜蜂胰岛素肽等基因表达产物增加，并且宿主的行为还会受到肠道微生物的影响。徐鹏研究表明用益生菌制剂饲养供奉后，其体内酚氧化酶原基因表达量下降，而两种主要编码抗菌蛋白的基因表达产物上升。Engel等基于西方蜜蜂肠道微生物群体染色体组，证实了其肠道中的微生物种群菌功能丰富，例如：分解糖类物质、参与细菌生物被膜的形成等。

1.3 蜜蜂肠道菌群对蜜蜂采食的影响

蜂花粉是蜂粮的主要原料，是蜜蜂与蜂蜜分泌物的混合物，通过发酵产生。蜜蜂肠道核心菌群Bifidobacterium、Lactobacillus和Gilliamella含有多种酶，包括糖苷水解酶和多糖水解酶等，实验证明蜂蜜酝造是在肠道菌群的参与下完成的。研究表明将花粉变为蜂粮是微生物肠道菌群的重要功能之一，蜂粮比花粉含更多的维生素，更少多糖及不同的氨基酸。蜜蜂肠道内微生物还可消化难降解食物成分或降解环境中的有毒化合物，扩大蜜蜂的食物资源等。

除此之外，乳酸菌是参与蜂粮合成的优势菌群之一。其发酵产物乳酸延长蜂粮的储存时间、减少胃肠功能失调、降低胆固醇等作用。

2 蜜蜂微生物的生物防治

2.1 蜜蜂微生物病原体

绝大多数病原物如：拟幼虫芽胞杆菌、粪链球菌、蜂房球菌等主要存在于蜜蜂肠道内。有些微生物所引起的病害相当于“癌症”。如欧洲幼虫腐臭病以及美洲幼虫腐臭病分别是由拟幼虫芽胞杆菌和蜂房球菌引诱发的，此病害一旦发生就会使蜜蜂幼虫致死。另外，真菌性病原体微孢子会诱发成年蜜蜂的病害。

2.2 蜜蜂肠道微生物在生物防治作用

2.2.1 蜜蜂肠道微生物增强免疫作用 蜜蜂肠道菌群在增强免疫力方面发挥了一定的作用。益生菌通过刺激蜜蜂产生防御素以及蜜蜂抗菌肽从而增强蜜蜂的免疫能力。

蜜蜂和熊蜂可通过共生菌屏蔽作用与疾病对抗技术解决其面临的众多寄生虫和致病菌。

2.2.2 蜜蜂肠道菌群的抗病作用 除了依靠自身免疫系统外，蜜蜂的体内共生菌可抵御病毒、细菌和真菌感染。使用抗生素干扰核心菌群会减低绝大多数的菌种多样性，并且实验结果表明那些不具备由正常菌群的蜜蜂受到致病菌侵染的可能性会大大提升，致死率升高。Cariveau等对3种不同熊蜂品的致病菌群以及益生菌之间的数量关系进行了研究，发现二者之间呈现负相关关系中，同时他们还发现了短膜虫的侵染概率会随着核心菌群的密度增大而减少。

Snodgrassella细菌的影响：研究人员Li等将被微孢子虫感染的东方蜜蜂的肠道和正常的东方蜜蜂肠道中的菌群进行对比，发现被微孢子虫感染的东方蜜蜂肠道中Snodgrassella细菌密度远少于正常蜜蜂体内该菌种的密度，这说明微孢子虫的敏感性与蜜蜂肠道细菌群落的组成及其比例有一定的关系。Koch等利用抗生素使熊蜂肠道的菌群死亡，发现熊峰被短膜虫侵染的概率大大上升，同时他们还发现了熊蜂短膜虫侵染能力和Snodgrassella细菌水平的高低有关，即Snodgrassella细菌可以提高宿主的抗病能力。Evans等在实验室探究发现拟幼虫芽孢杆菌会被一些共生菌所抑制，并且大多数病原菌都会被该类共生菌所抑制。

芽孢菌和霉菌的影响：来源于芽孢杆菌属细菌的抗生素只针对相关种类的菌群有生物活性。研究表明幼虫芽孢杆菌的活性会受到与其来源于同一属的菌群的抑制均有抑制作用，其中短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌抑制作用显著。李继莲等采集研究了来自中国的570只中华蜜蜂，研究了它们体内的细菌和寄生虫，发现菌群数量少的往往是受到微孢子虫感染的蜜蜂，其中具有代表性的应当是Snodgrassella以及Bifidobacterium数的数量，这一实验和Li的实验结论不谋而合。Gilliam在研究非致病性微生物对机体的影响时，发现在蜂群中高发的白垩病会和曲霉属菌物产生拮抗作用。除此之外，根霉菌以及毛霉菌也会有抑制作用。

2.2.3 蜜蜂肠道菌群的应用 为解决蜂产品中药物和抗生素的残留，崔海辉等在研究如何解决抗生素以及其他药物的残留问题的时候，在分别来源于外界环境以及蜜蜂体内的俩株芽孢菌内添加少量的果糖以及益生菌后，进行大规模地培养注入回蜂体和蜂巢，从而提高蜂群的免疫能力。朱芝秀等采用EM原露饲喂蜜蜂，发现对蜜蜂繁殖、抗蜜蜂孢子虫病及高产取得了很好的效果。另外，在进行转基因食品安全性评估时常常以蜜蜂消化道的微生物菌群作为评估标准。

3 讨论

(1)蜜蜂菌群由于进化很产生了特异性。中国主要饲养的蜜蜂品种与他国不同，中华蜜蜂是我国蜂农主要的饲养对象，福建饲养的蜂种以意大利蜜蜂以及中华蜜蜂为主，主要对蜂群繁殖有利的重要蜜源植物为荔枝、龙眼、枇杷、柑橘、乌柏、栲树、柿树、茶仔树、木荷、板栗等亚热带植物，具有“亚热带”肠道菌群特点，未来通过对福建省蜂肠道微生物组的挖掘，可进一步发掘其特殊功能与进化历史，开发地道符合亚热带蜂的肠道微生态制剂。

(2)将组合益生菌防治运用在蜜蜂疾病上的效果显著并且安全、无公害，同时对于也有益于提高蜂群自身的抗病能力。但是，现如今市场上存在的益生菌制剂仍然存在许多问题，如在实践中，如何随着不同品种的蜂在不同发育时期改变药剂的量还有待研究。因此，在蜂类益生菌制剂领域上还有很长的一段路要走。

目前针对福建蜂肠道菌群的研究还较薄弱，本文综述了目前国内蜜蜂的微生态应用研究概况，供蜂研究借鉴。