熊蜂是一种重要的授粉昆虫，在自然生态和农业生产中具有重要作用。熊蜂与蜜蜂都是社会性昆虫，都有相似的肠道菌组成，但两种蜂群的生命周期很不一样。熊蜂蜂巢多为一年生，且由单个蜂王建立，其肠道菌群的发育和传播规律尚待深入解析。中国农业大学郑浩和山东省农科院翟一凡作为共同通讯作者，近期在Microbiome发表研究Strain-level analysis reveals the vertical microbial transmission during the life cycle of bumblebee，通过宏基因组学分析，在菌株层面阐明了熊蜂的肠道菌群的垂直传递模式，揭示了社会性差异对熊蜂和蜜蜂肠道菌群的影响。并构建了蜂类肠道菌基因组数据库，可用于未来进一步研究。该研究也表明，熊蜂也可作为新型模式生物，用于研究肠道菌群传递及其与宿主的互作机制等问题。我们特别对该研究的共同通讯作者郑浩教授进行了专访，以飨读者。
答：感谢《热心肠日报》！自 2018 年回国后，我们的团队始终关注于蜜蜂及熊蜂肠道菌群的研究。这两种具有真社会性蜂类物种，是自然界分布广泛，并且是目前大范围人工养殖的传粉昆虫。他们的授粉作用，对农作物生产及环境的生物多样性保持具有重要的作用。
近年来，蜜蜂遭受“蜂群崩坏症候群”现象影响，全球蜜蜂种群数量骤减，给农业安全及环境生态带来巨大威胁。2007年发表于 Science 的文章（doi: 10.1126/science.1146498）首次关注到蜜蜂的肠道菌群与该现象存在关联。
在之后的十余年间，以美国德克萨斯大学 Nancy Moran 院士为代表的各国科学家，针对蜜蜂等授粉昆虫的肠道菌群，进行了大量研究。在美国博士后工作期间，我与 Moran 院士合作开展的一系列工作发现，蜜蜂的肠道菌群具有组成简单、稳定、菌种特异等特点。
虽然我们对蜜蜂、熊蜂肠道菌群的组成有了一定了解，但对于它们如何获得特异性的菌群、菌群在社会性传递过程中的动态变化、影响自然蜂群菌群传递的因素尚不清楚。
另外，近年来通过宏基因组等技术，我们发现虽然蜜蜂的肠道菌仅由 5~10个 菌种组成，但每个菌种内存在高度的菌株多样性，并且与菌群的多种重要功能，如多糖代谢、免疫调节等功能相关。
因此，我们在这两项研究中分别针对蜜蜂、熊蜂研究了肠道菌群在菌株水平的传递规律及相关影响因素。
在这两项研究中，我们得到了国家果蔬中心团队各位老师的大力支持。特别感谢山东农科院植保所天敌与授粉昆虫创新团队在熊蜂课题上的技术支持。在工作开展中，也特别感谢食品学院王庆霖、郎浩宇、苏秦之、吴佳嫱四位研究生同学，作为第一作者，他们在实验设计、样品收集、基因组数据库构建及生物信息分析技术攻克上付出的不懈努力！同时，感谢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、国家自然基金面上项目对我的支持！
答：在这两项研究中，我们分别利用了两种不同的社会性传粉蜂——蜜蜂、熊蜂作为研究对象。这两种蜂也是目前人工养殖范围最广，对于蜂产品产业及农业生产具有重要的作用。
在之前的研究中，我们已经发现这两种蜂具有相同的肠道核心菌种，但每个菌种都有较高的宿主特异性，不同蜂带有的菌种与宿主存在协同进化关系。
有趣的是，这两种蜂的生命周期却截然不同。蜜蜂的蜂巢为多年生，群体显示出高度的真社会性。蜜蜂每个群体内仅有一只蜂王，它们在巢内只负责产卵，而哺育、采集、清扫、防御等工作均由不同的雌性工蜂完成。所以，蜂王与工蜂的肠道菌组成完全不同，而蜜蜂群体的肠道菌群就在不同世代的姐妹工蜂间，通过巢内不同形式的社会性接触进行稳定的传代。
在人体肠道菌群研究当中，宿主基因型对于肠道菌群塑造的贡献度尚有争议。通常对于人体进行肠道菌群与宿主基因型进行 GWAS 关联分析时，由于其肠道菌群组成的复杂性，需要大量的样本，或者大规模双胞胎人群来控制环境、基因型等因素。而对于蜜蜂来说，蜂王每天可产生 2000 余个“双胞胎”姐妹。并且其菌群组成简单，我们也可通过蜂王的人工受精等技术，严格控制蜜蜂的基因背景。所以，蜜蜂以上的特点特别适合于肠道菌群的 GWAS 研究。
而在分析结果中，我们惊喜的发现蜜蜂肠道内的双歧杆菌的丰度与蜜蜂的 GABA 受体基因型高度相关。更有趣的是，这一基因通常只在蜜蜂大脑中高表达，暗示了宿主可能通过“脑肠轴”的作用影响肠道菌群。所以，接下来我们又通过无菌蜂构建及单菌定植手段，发现蜜蜂特有的双歧杆菌 B. polysaccharolyticum 会调控蜜蜂大脑基因的表达谱及大脑中的 GABA 浓度，暗示了蜜蜂中可能存在“肠-脑”双向的调控作用。
虽然我们对于蜜蜂肠道菌的组成和传递有了较深入的了解，而对于另一种社会性的熊蜂的肠道菌群的传递规律却知之甚少。与蜜蜂不同的是，熊蜂的蜂巢多为一年一代，每个蜂巢由上一年完成受精、越冬后的蜂王单独建立。在蜂巢构建初期，蜂王要独立完成筑巢、采集、产卵、哺育等一系列工作。只有等到第一批小工蜂出房后，开始帮助进行日常工作，蜂王才慢慢地开始专注于产生后代。所以，我们猜想熊蜂稳定、简单的肠道菌群是存在类似于母婴间的严格垂直传递的。
在这一研究中，我们大概跟踪了 100 余个蜂巢，从不同发育阶段、蜂巢建立过程、成对的蜂王-工蜂等不同的实验设计，全面跟踪了熊蜂菌群的多样性及遗传规律。并且发现它们在菌株水平和功能多样性上要低于蜜蜂，这也说明了仅由单只蜂王进行的菌群遗传是存在一定的代际瓶颈的。
这两项研究我们分别利用了两种不同的蜂种，结合了它们自身菌群遗传的特点，通过不同的技术手段，深入研究了菌群在社会性传递过程当中的影响因素及遗传规律。这为我们将来在蜜蜂、熊蜂育种等方面带来重要的启示，我们要考虑到蜂种与肠道菌群间重要的互作关系。另外，通过解析熊蜂肠道菌群的特点，也为我们将来针对温室中熊蜂群势优化、病虫害抵抗、提升授粉效率等具有重要的指导意义。我们的团队目前也在针对不同的蜜蜂、熊蜂，开发不同功能的益生菌制剂开展一系列研发工作。
答：其实我本科毕业于清华大学化工系，专业是化学工程与工业生物工程。在本科科研训练阶段，我接触到了合成生物学，是利用肠杆菌设计氢气生物发酵途径。说到这里，特别感谢我的硕士生导师邢新会教授，在硕士阶段推荐我申请日本国费奖学金，通过“清华大学-日本东京工业大学”联合培养项目，分别在丹治保典及本郷裕一教授实验室开展研究，方向为白蚁肠道内新型高效氢酶基因的挖掘及异源表达。自此，便进入了肠道菌群研究这个领域。
博士阶段在 Andreas Brune 教授实验室，进一步针对白蚁肠道菌群的共生关心进行研究。在博士阶段参加国际会议时，有幸结识了我之后的博士后合作导师 Nancy Moran 院士，在她的介绍下我对蜜蜂肠道菌群产生了极大兴趣。
在之后的研究当中，也发现了蜜蜂肠道菌群一系列重要的功能，特别是无菌蜜蜂的快速构建及菌群定植技术的开发，使我认识到蜜蜂不仅是重要的经济昆虫、农业授粉昆虫，其本身的研究具有重要的意义，我们可将其开发为一种新型的模式动物平台。
蜜蜂肠道菌与人肠道菌群具有诸多相似点，并且我们可以简便、快速地对蜜蜂进行不同的处理。例如，饮食干预、不同物质的饲喂，单菌及混合菌群定植等，研究肠道菌群与宿主不同方面的互作机制。
另外，蜜蜂饲养技术成熟、成本低、样本量大、实验周期短，特别适合于模式动物的开发。
蜜蜂本身也具有很多不同生物学方面的特点，比如它们是一类真社会性动物，给我们提供了一个研究肠道菌群与大脑功能与社会性进化机制的优良模型。
目前我们也在积极开发无菌蜂在人体健康方面的应用，如疾病人群肠道菌群在无菌蜂中定植、基于合成生物学的人工肠道菌群开发、药物及天然产物的快速筛选等。我们目前也申请了多种蜜蜂疾病模型专利，如糖尿病、肠炎、帕金森的蜜蜂、熊蜂疾病模型。未来将不断开发其在菌群、药物、有害物等快速、高通量筛选上的科研及商业利用价值。
当然，蜜蜂模型也具有一定的局限性，例如目前的普及性和认可度尚待开发。我们要让越来越多的研究者和产业人士认识、认可蜜蜂模式平台，全面地开发它的应用价值。而且，目前对于蜜蜂的基因操作技术尚不成熟，还无法构建稳定基因敲除品系。
答：我所在的中国农业大学食品学院、国家果蔬加工工程技术研究中心团队，在主任胡小松教授的带领下，近年来在基于肠道菌群的食品营养与人体健康方面开展了一系列研究。
我们的团队主要针对果蔬、杂粮等功能营养成分在肠道微生物调控，改善健康等方面开展了一系列探索。
我们发现了包括番茄、生姜、丝瓜、桔梗、大麦叶、桑葚等果蔬原料，小米、红豆、绿豆等杂粮食品，以及白藜芦醇、花色苷、叶绿素、葡萄多酚等活性成分对肥胖、糖尿病、炎症性肠病等多种慢性疾病上表现出显著的干预效果。并且食品中多种营养成分可靶向提高肠道内有益菌的相对丰度、调节肠道微生态平衡。
同时，我们也发现了肠道菌群对果蔬中重要成分代谢上的重要作用，这是果蔬等食品发挥功能活性的基础。
在“十三五”时期，我们果蔬中心团队在多项国家级和省部级重点公关项目中，全面布局食品营养与肠道菌群方面的基础研究和应用开发。近五年来，在肠道菌群研究方面，相继于 Microbiome、Gut Microbes、iScience 等高水平杂志发表论文 60 余篇。
目前，我们团队也在针对食品组分、食品有害物、食品加工方式等不同角度，结合肠道菌群功能，开发新型功能食品，关注食品安全问题及新型加工手段。基于肠道菌群这一全新角度，引领对营养结构优化、新产品开发、安全提升等问题的全新思考。
（采访完）
