人才强校 | 郑浩团队利用蜜蜂、熊蜂模式体系在肠道菌群传递方面研究取得新进展

本网讯 近日，食品科学与营养工程学院国家果蔬加工工程技术研究中心郑浩课题组在Microbiome杂志同期发表两篇论文，分别利用蜜蜂、熊蜂作为模式动物，揭示了肠道菌群的社会性代际传递规律，及宿主基因型对于肠道道菌群建立过程及“脑肠轴”的互作机制。

熊蜂是众多野生植物和农作物的重要授粉昆虫之一，其商品化授粉技术广泛应用于设施果蔬绿色生产。本研究以工厂化周年繁育蜂群作为模式体系，跟踪其发育过程中不同时期的肠道菌群落动态变化，证实了肠道微生物菌株从蜂王向工蜂的垂直传播现象。通过跟踪蜂巢的发育阶段，发现蜂王和工蜂的肠道中特异菌株的严格垂直传递，证实了熊蜂特殊的生活史对肠道菌群遗传带来的瓶颈效应。本研究成果首次证明了熊蜂肠道菌在菌株级别的传递模式，揭示了社会性差异对于肠道菌群组成、功能进化等方面的重要作用。同时提出熊蜂作为新型模式动物，用于研究肠道菌群遗传规律及其与宿主互作机制等方面的独特优势。

在另一项研究中，课题组利用蜜蜂子代数量多、基因背景明确、肠道微生物组成简单特异等优势，通过人工杂交技术，在不同的蜜蜂杂交品系中进行肠道菌群连续传代、追踪实验，发现宿主基因型对特异性菌种Snodgrassella alvi菌株水平组的影响，并且IV型菌毛可能在微生物-宿主互作中发挥重要作用。利用GWAS关联分析发现宿主GABA受体基因gluR-B与双歧杆菌组成有关。通过无菌蜂单菌定植实验，对于大脑基因表达和可变剪切的关键作用，表明了“宿主基因型-肠道微生物-大脑功能”三者的互作机制。

以上两项研究中国农业大学为第一完成单位，郑浩教授为通讯作者，本校研究生苏秦之、王庆霖；吴佳嫱、郎浩宇分别为共同第一作者。相关研究获得了中国农业大学人才培育发展支持计划、国家重点研发计划“合成生物学”重点专项（2019YFA0906500）、国家自然科学基金面上项目（31870472、32170495）的资助。

郑浩教授团队致力于将蜜蜂、熊蜂开发为新型模式动物平台，应用于肠道菌群传递、功能、进化及其与宿主互作机制方面的研究。目前团队已构建了成熟的高通量无菌蜂培养技术、大规模肠道菌分离培养库及基因组数据库。开发了基于蜜蜂、熊蜂的糖尿病、结肠炎、自闭症、帕金森症等疾病模型，应用于肠道菌群与油脂代谢、食品营养、疾病干预、药物筛选等方面的研究与开发。近五年来，相关成果发表于《中国食品学报》、PNAS（2篇）、mBio等杂志，并以封面文章刊发于Lab Animal、Insect Science等。