从Oppiella nova（蜱螨目：Oribatida科：Oppiidae）中检测并定位一种属于W超群的新Wolbachia菌株，该菌株可能对宿主的生命周期特征产生影响

《Journal of Invertebrate Pathology》：Detection and localization of a new Wolbachia from supergroup W in Oppiella nova (Acari: Oribatida: Oppiidae) with potential impacts on host life-history traits

Wolbachia超群W感染中华栉蜱O. nova并与C. felis存在水平传递可能，实验室研究表明其显著提高宿主繁殖率并缩短发育周期，特别是若虫阶段。

　　

康硕芳|陈俊

中国科学院动物生物学研究所动物生物多样性保护与综合害虫管理国家重点实验室，北京 100101，中国

摘要

沃尔巴克氏体（Wolbachia）是节肢动物中最丰富的细胞内共生体之一，感染了大约40%到60%的物种。它可以影响宿主的繁殖策略，提供营养支持，增强对病原体的抵抗力，并影响其繁殖能力和发育时间。弹尾螨（Oribatid mites）是一类体型较小的节肢动物，具有复杂的繁殖策略，其中约10%的物种能够进行无性繁殖（孤雌生殖）。关于弹尾螨内共生体的研究仍然有限。尽管在少数弹尾螨物种中检测到了沃尔巴克氏体，但其对弹尾螨生物过程的影响仍不甚清楚。在本研究中，我们从单个种群中收集了O. nova个体，并发现其中存在被沃尔巴克氏体感染（W+）和未感染共生体的个体。基于多个遗传标记的系统发育分析表明，感染O. nova的沃尔巴克氏体属于W超群。荧光原位杂交（FISH）实验确认沃尔巴克氏体主要分布在O. nova的产卵器中。实验室饲养实验表明，沃尔巴克氏体感染与O. nova的繁殖产出增加、卵发育期缩短以及整体发育时间加快（包括若虫阶段）有关。

引言

沃尔巴克氏体在节肢动物中广泛存在，能够在宿主代际间垂直传播，估计感染了40%到60%的节肢动物物种（Hilgenboecker等人，2008年；Zug和Hammerstein，2012年）。迄今为止，已发现的沃尔巴克氏体被分为22个超群，即A-F、H-Q、S-X（Ros等人，2009年；Szymkowiak等人，2025年）。沃尔巴克氏体菌株的分类基于16S rRNA和管家基因序列的分析，如fbpA（编码果糖-1,6-二磷酸醛缩酶）、ftsZ（编码细胞分裂蛋白）和hcpA（编码一种保守的假设蛋白）（Casiraghi等人，2005年；Baldo等人，2006年）。

不同沃尔巴克氏体超群的菌株对其宿主的生物功能具有多种影响。对于寄生蜂Asobara tabida（昆虫纲：膜翅目）而言，沃尔巴克氏体菌株wAtab3（A超群）对卵子和雌性繁殖能力至关重要（Dedeine等人，2001年）。同样，在小褐飞虱Laodelphax striatellus（昆虫纲：半翅目）中，wStri菌株（B超群）能够提高繁殖能力（Niu等人，2025年），而wStriCN菌株（B超群）则通过补充生物素和核黄素来弥补宿主的繁殖缺陷（Ju等人，2020年）。此外，沃尔巴克氏体还可以增强宿主的免疫力和生存能力。例如，在丝虫Onchocerca ochengi（ Chromadorea纲：Rhabditida目）中，wOo菌株（C超群）有助于宿主逃避免疫攻击并延长生存时间（Darby等人，2012年）。此外，它还能提高宿主的适应度。wMel菌株（A超群）能够提高黑腹果蝇（Drosophila melanogaster，昆虫纲：双翅目）的适应度（Perlmutter等人，2025年），而床虫Cimex lectularius（昆虫纲：半翅目）中的专性沃尔巴克氏体（F超群）能够合成生物素和核黄素，从而增强宿主的适应度（Hosokawa等人，2009年）。在发育影响方面，沃尔巴克氏体以物种特异性的方式调节宿主的发育时间：它缩短了蜘蛛Hylyphantes graminicola（蛛形纲：蜘蛛目）的发育期（Li等人，2022年），但延长了菜根蝇Delia radicum（昆虫纲：双翅目）的发育期（Lopez等人，2018年）。然而，尽管有这些报告表明不同沃尔巴克氏体超群与某些宿主生理特征之间存在关联，但直接实验验证仍缺乏，目前尚未就沃尔巴克氏体超群分类与宿主生物表型之间的相关性达成明确共识。

在某些情况下，沃尔巴克氏体还通过诱导孤雌生殖、细胞质不相容性、雌性化以及杀死雄性等机制影响宿主的繁殖（Turelli等人，2022年；Werren等人，2008年）。一个典型的例子是蜘蛛螨Tetranychus truncatus（蛛形纲：Trombidiformes），沃尔巴克氏体诱导了不完全的细胞质不相容性，表现为受感染的雄性与未感染的雌性交配时后代孵化率和雌性比例降低（Yang等人，2020年；Zhu等人，2021年）。这些共生相互作用对宿主的适应性和生态适应至关重要，使得沃尔巴克氏体成为节肢动物共生研究的焦点。

弹尾螨（亚纲Acari，亚目Oribatida）是一类主要栖息在土壤中的微小节肢动物，体长通常在200至700微米之间。全球已记录超过11,600种弹尾螨（Subías，2024年），其中约10%的物种通过无性繁殖进行繁殖，这一比例明显高于其他动物类群（Schuster等人，1991年）。与其他许多节肢动物内共生体的研究相比，弹尾螨内共生体的研究仍处于初级阶段。先前的研究仅在四种能够进行无性繁殖的物种中检测到了沃尔巴克氏体，包括O. nova（Konecka和Olszanowski，2015年；Weeks等人，2003年）、Ceratozetes thienemanni（Konecka和Olszanowski，2019a年）、Hypochthonius rufulus（Konecka和Olszanowski，2021年）以及Nothrus anauniensis（Kang等人，2024年），以及两种能够进行有性繁殖的物种Gustavia microcephala（Konecka等人，2019b年）和Damaeus onustus（Konecka等人，2020年）。基于多位点序列分型的系统发育分析将这些沃尔巴克氏体菌株进行了分类：Konecka（2022年）将其中一些归入E超群，Kang等人（2024年）将另一些归入K超群。然而，沃尔巴克氏体在这些物种中的具体作用仍不清楚。

Rodrigues等人（2023年）将波兰O. nova种群中检测到的沃尔巴克氏体内共生体归入E超群。相比之下，我们的研究在中国北京采集的O. nova样本中发现了属于W超群的新沃尔巴克氏体菌株，数据集中没有之前报道的E超群的迹象。这些发现表明这种宿主螨物种中存在不同的沃尔巴克氏体超群。虽然之前已有O. nova感染沃尔巴克氏体的记录，但本研究首次记录了弹尾螨中的W超群沃尔巴克氏体。作为一种能够进行无性繁殖的弹尾螨，O. nova可能是地球上分布最广、数量最多的陆地节肢动物之一（Schuster等人，1991年）。其从卵到成虫的发育时间显著短于同科其他物种（Oppiidae）（Pfingstl和Schatz，2021年），并且已有成功的实验室培养报告（Kaneko，1988年）。在本研究中，我们通过野外采样、分子PCR检测和系统发育树构建确定了感染O. nova的沃尔巴克氏体超群。随后我们在实验室条件下饲养了W+和W-的O. nova个体，评估了各种发育参数、产卵前时期和产卵数量。本研究首次提供了沃尔巴克氏体感染与O. nova发育时间和繁殖能力差异之间的关联证据，为弹尾螨内共生体-宿主相互作用提供了新的见解。

部分内容片段

弹尾螨的采样、提取、鉴定和饲养

土壤样本采集于2024年3月15日，地点为中国北京市朝阳区奥林匹克森林公园（坐标：40.020°N，116.386°E；海拔：44米）。土壤表面覆盖着大量的枯枝、落叶和腐殖质，为土壤动物提供了适宜的栖息环境。采集后，土壤样本被装入布袋并运送到实验室。在实验室中，将土壤样本放入Berlese-Tullgren漏斗中，并用40瓦的灯泡加热48小时。

O. nova中的内共生体感染

对O. nova的内共生体进行筛查后发现，沃尔巴克氏体是唯一可检测到的内共生体；未发现其他内共生体。分别对四个目标沃尔巴克氏体基因（16S rRNA、fbpA、hcpA、ftsZ）进行了PCR扩增，以单独检测所有50个O. nova个体。由于O. nova的体型很小（仅约200微米），每个个体的总DNA产量有限，导致这四个基因的检测效率存在差异。

我们的感染状态分类

讨论

基于单基因序列（16S rRNA和ftsZ）以及四个基因（16S rRNA、fbpA、ftsZ和hcpA）的串联序列的系统发育分析确认，来自O. nova和C. felis的沃尔巴克氏体菌株属于同一W超群（图1）。这一发现表明O. nova和C. felis之间可能存在沃尔巴克氏体的水平传播。这两种物种都栖息在土壤环境中，共同的栖息环境可能为沃尔巴克氏体的水平传播提供了机会。

资金来源

本研究得到了中国科学院动物研究所自主部署项目（项目编号2024IOZ0108）、科学技术基础资源调查计划（项目编号2025FY100800、2024FY100400）以及中国科学院的中波合作项目的支持。

Sharma和Som（2023年）。

CRediT作者贡献声明

康硕芳：撰写初稿、数据可视化、验证、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构思。陈俊：审稿与编辑、撰写初稿、验证、监督、资源协调、项目管理、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们衷心感谢Chenglin Liu在弹尾螨标本准备工作上的帮助。