Changes in bumblebee queen gut microbiotas during and after overwintering diapause.
Insect Mol Biol · 2025 · 34:136-150 · PMID 39175129 · 등급2 코호트·RCT 코호트연구 · 비발암 건강영향 > 장내미생물 · 사람
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뒤영벌은 숙주 건강을 지지하는 장내미생물총을 가진 주요 수분 매개체이다. 뒤영벌 여왕이 봄철 군집 정착 전에 발생하는 겨울 휴면(diapause)을 거치면서, 그들의 장내미생물총은 교란되지만, 휴면 기간 동안의 군집 역학에 대해서는 알려진 바가 적다. 또한 여왕의 장내미생물총은 일벌의 미생물총에도 영향을 주므로, 살충제 노출로 인해 방해받을 수 있는 이 회복 과정이 정상적인 군집 구조로 돌아가는 것이 중요하다. 본 연구에서는 뒤영벌 여왕의 장내미생물군집 구조와 대사 잠재력이 겨울 휴면 중 및 이후에 어떻게 변화하는지, 그리고 이러한 휴면 후 회복이 살충제 노출에 의해 영향을 받는지 조사하였다. 이를 위해 상업적으로 이용되는 Bombus impatiens 여왕을 휴면에 들게 한 후, 휴면 기간 0개월, 2개월, 4개월 시점에서 안락사시켰다. 추가로 일부 여왕에게는 휴면에서 회복하는 과정을 1주일 동안 거치도록 하고 안락사시키면서 그중 절반에는 일반 제초제인 글리포세이트에 노출시켰다. 전체 군집을 대상으로 하는 샷건 메타유전체 염기서열 분석을 통해, 핵심 벌 장내 계통군(core bee gut phylotypes)이 휴면 전, 중, 후의 여왕 장내미생물총에서 우점하였으나, Schmidhempelia와 Snodgrassella라는 두 계통군은 늦은 휴면 및 회복 기간 동안 검출되지 않았음을 발견하였다. 분류학적 군집 구조에 변동이 있었음에도 불구하고, 대사 잠재력은 휴면과 회복을 거치며 일정하게 유지되었다. 또한 글리포세이트 노출은 휴면 후 미생물총의 회복에 영향을 미치지 않았다. 그러나 메타유전체 조립 품질 및 미생물 분류군과 대사 경로를 검출하는 능력은 휴면 기간 동안 현저히 감소한 미생물 풍부도와 함께 저하되었다. 본 연구는 뒤영벌 여왕 장내미생물총이 중요한 생애 단계 동안 분류학적 및 기능적으로 어떻게 변화하는지에 대한 새로운 통찰을 제공하며, 휴면 중인 뒤영벌의 미래 미생물총 연구에 지침을 제시한다.ORIGINAL ABSTRACT
Bumblebees are key pollinators with gut microbiotas that support host health. After bumblebee queens undergo winter diapause, which occurs before spring colony establishment, their gut microbiotas are disturbed, but little is known about community dynamics during diapause itself. Queen gut microbiotas also help seed worker microbiotas, so it is important that they recover post-diapause to a typical community structure, a process that may be impeded by pesticide exposure. We examined how bumblebee queen gut microbiota community structure and metabolic potential shift during and after winter diapause, and whether post-diapause recovery is affected by pesticide exposure. To do so, we placed commercial Bombus impatiens queens into diapause, euthanizing them at 0, 2 and 4 months of diapause. Additionally, we allowed some queens to recover from diapause for 1 week before euthanasia, exposing half to the common herbicide glyphosate. Using whole-community, shotgun metagenomic sequencing, we found that core bee gut phylotypes dominated queen gut microbiotas before, during and after diapause, but that two phylotypes, Schmidhempelia and Snodgrassella, ceased to be detected during late diapause and recovery. Despite fluctuations in taxonomic community structure, metabolic potential remained constant through diapause and recovery. Also, glyphosate exposure did not affect post-diapause microbiota recovery. However, metagenomic assembly quality and our ability to detect microbial taxa and metabolic pathways declined alongside microbial abundance, which was substantially reduced during diapause. Our study offers new insights into how bumblebee queen gut microbiotas change taxonomically and functionally during a key life stage and provides guidance for future microbiota studies in diapausing bumblebees.| 저자 | Hotchkiss, M. Z.; Forrest, J. R. K.; Poulain, A. J. |
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| 저널 | Insect molecular biology |
| 권·호·쪽 | 34(1), 136-150 |
| PMID | 39175129 |
| DOI | 10.1111/mec.13787 |
| MeSH | Animals; Bees; Gastrointestinal Microbiome; Diapause, Insect; Female; Seasons |