通过宏基因组测序技术揭示了Armigeres subalbatus（Coquillett, 1898）（蚊科）幼虫和成虫在变态过程中微生物组的简化现象

《Archives of Insect Biochemistry and Physiology》：Microbiome Simplification During Metamorphosis in Larva and Adults of Armigeres subalbatus (Coquillett, 1898) (Culicidae) Revealed by Shotgun Metagenomics

本研究通过元基因组测序揭示 Armigeres subalbatus 蚊幼虫与成虫的细菌群落动态及功能差异，幼虫期α多样性较高（Shannon H′≈1.34），以变形菌门（Aeromonas等）和拟杆菌门为主导，成虫期多样性显著降低（H′≈0.64），形成Aeromonas hydrophila优势群落，伴随代谢活性增强（趋化性基因表达达6000 TPM）及群落重构。分离出6个高质量MAGs，确认Shewanella和Acinetobacter的跨阶段存在，为蚊虫微生物组功能研究提供新依据。

　　

摘要

Armigeres subalbatus 是传播丝虫和日本脑炎病毒的医学上重要的媒介昆虫。本研究采用鸟枪法宏基因组测序技术来分析该蚊子体内的细菌群落。分别计算了幼虫和成虫阶段的多样性指标（Shannon H′、Simpson 1-D、Berger-Parker）。通过从头组装和分箱技术，获得了完整性超过82%、污染率低于4%的宏基因组（MAGs）。功能分析通过每百万转录本（TPM）的数量以及同源基因簇（COG）来进行基因表达评估。幼虫微生物组的α多样性较高（Shannon H′ ≈ 1.336 ± 0.163，Simpson 1-D = 0.684 ± 0.046），主要由γ-变形菌门（Aeromonas、Morganella 和 Yersinia）和拟杆菌门细菌组成，同时还有持续的Shewanella和Acinetobacter存在。而成虫微生物组的多样性较低（Shannon H′ = 0.637 ± 0.100，Berger-Parker = 0.682 ± 0.026），几乎由Aeromonas hydrophila主导，同时还有少量Stenotrophomonas、Pseudomonas和Microbacterium。研究共获得了6个高质量的宏基因组：幼虫阶段的包括Bacteroidota、Shewanella和Acinetobacter；成虫阶段的包括Acinetobacter、Stenotrophomonas和Shewanella，这表明Shewanella和Acinetobacter在成虫体内持续存在，而拟杆菌门细菌则不存在，Stenotrophomonas在成虫阶段出现。成虫微生物组表现出代谢活跃性，其COG类别的转录输出是幼虫的1.5–4倍。在成虫中，趋化性相关基因（如甲基接受趋化蛋白MCP，K03406：成虫中约为6000 TPM，幼虫中低于1000 TPM）和ABC转运蛋白（PF00005：成虫中超过10,000 TPM）占主导地位，而幼虫的基因表达则主要分布在维持细胞基本功能的基因上。随着蚊子发育过程，微生物组发生显著变化，从多样化的幼虫群落转变为代谢活跃但多样性较低的成虫群落。这些获得的宏基因组为未来关于蚊子微生物群动态和功能的研究提供了基因组基础。

总结

• 鸟枪法宏基因组分析显示，Armigeres subalbatus幼虫的细菌多样性较高（Shannon H′ ≈ 1.34），而成虫的细菌多样性较低（0.64），其中细菌群落从以γ-变形菌门和拟杆菌门为主转变为以Aeromonas为主。

• 在幼虫和成虫阶段都持续存在Shewanella和Acinetobacter；共获得了6个高质量的宏基因组（完整性超过82%）。

• 成虫的基因表达水平是幼虫的1.5–4倍（例如，趋化性相关基因的表达量为约6000 TPM），表明其代谢活动更为活跃。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究的数据可向通讯作者提出合理请求后获得。