2025年06月06日
野生蜜蜂是生态系统中不可或缺的传粉者，但城市化带来的栖息地破碎化、农药暴露和资源竞争，正威胁着它们的生存与健康。近日，西交利物浦大学生物科学与生物信息学系唐敏博士课题组在?Insect Science?期刊发表题为 《Urban wild bee well-being revealed by gut metagenome data: A mason bee model》 的研究论文。该研究聚焦于我国常见的独居传粉昆虫——凹唇壁蜂（Osmia excavata），通过食性、菌群、抗性基因、病毒组及互作网络的宏基因组整合分析，系统评估了城市生态压力对野生蜂健康与微生态稳态的影响。
该研究由西交利物浦大学理学院生物科学与生物信息学系唐敏博士担任通讯作者 。博士生李怡然为论文第一作者 ，生物科学与生物信息学系本科生刘澄蔚然、王怡然、李慕涵、胡星宇、陈志伟、李明睿，以及健康与环境科学系博士生邹莎莎、马昌盛、Chinonye Jennifer Obi也参与了本项研究工作 。此外，健康与环境科学系邹怡博士和中国农业大学周欣教授对本研究给予了重要帮助 。
科研聚焦
肠道宏基因组揭示城市壁蜂健康密码
壁蜂作为典型的独居蜂类，是我国常见的重要果树授粉昆虫 。研究团队在苏州的10个城市农业样点布设人工蜂巢，采集凹唇壁蜂样本进行深入分析 。
研究发现，城市中的凹唇壁蜂主要依赖油菜（Brassica）、豌豆（Pisum）等农作物及法国梧桐（Platanus）等城市绿化植物获取花粉 。然而，尽管城市绿地提供了一定的食物来源，蜂群的饮食结构仍然相对单一 ，这提示城市生态系统在支持传粉昆虫多样化营养需求方面仍有提升空间 。
通过宏基因组分析，团队发现这些壁蜂的肠道菌群以Sodalis主导，整体结构保持稳定 。但在部分采样点，Sodalis菌被Pseudomonas等非共生菌替代，同时伴有多糖降解酶（CAZymes）数量的显著下降 ，这反映了蜂群营养代谢能力的削弱和潜在的微生态失衡风险 。此外，研究共检测到173种抗生素抗性基因（ARGs），主要涉及多重耐药及未分类类型 ，且在不同样点间存在明显差异 ，暗示蜂群可能暴露于城市环境中的抗生素污染或微生物抗性选择压力之下。
DNA病毒组分析则检测到大量噬菌体，包括许多未知的病毒，并在多个样本中发现蜜蜂丝状病毒（AmFV），表明野生蜂面临养殖蜜蜂病毒溢出的威胁。菌群出现紊乱的样点中缺乏温和型噬菌体，反映病毒组成差异大，潜在病原负担存在地区性。
通过构建细菌-病毒共现网络，研究发现Sodalis主导的菌群与病毒形成稳定互作结构，具备较强网络鲁棒性。本研究在野生蜂种中构建并比较了肠道微生态网络，发现病毒不仅是被动感染者，更是影响细菌群落结构和稳定性的关键因子。相比单纯细菌网络，病毒介导的复合网络在面对生态干扰时更具鲁棒性，有助于维持蜂群肠道的共生稳态。
研究强调，野生蜂肠道中的微生物和病毒网络不仅反映其自身健康状况，更可作为城市生态质量与环境压力的“早期预警系统”。研究团队建议，城市规划应注重连续、多样的花源配置，减少农药抗生素使用，打造多样化、友好的传粉昆虫栖息环境。
科学训练的“长期主义”
从一项本科生暑期项目起步
值得一提的是，这项研究的起点源于2023年的西交利物浦大学本科生暑期科研项目（SURF） 。论文的第一作者李怡然同学，当时还是一名大三本科生 ，她首次进入课题组开展科研任务。面对高复杂度的宏基因组数据和多组学交叉分析，唐敏博士特别强调“把每一组分析结果都当成可以发表的终稿去要求”，督促课题组的同学反复检查代码逻辑和结果准确性。团队也在反复讨论中确认每一处分析细节，力求确保数据解释的科学性和严谨性。
尽管项目主要结果在2023年暑期便已取得，但唐敏博士坚持“以科研训练为导向”，引导学生深入理解每一步分析背后的科学问题和假设，这为项目的高质量完成和最终发表奠定了坚实基础 。
2024年春季，新一批大三本科生刘澄蔚然和王怡然同学加入项目，承担了互作网络构建与鲁棒性分析的整合工作，显著提升了论文的数据系统性和生态学意义 。她们对细菌-病毒共现网络的拓扑结构解读，揭示了Sodalis主导系统的生态稳定性机制，最终促成整篇文章在方法上的闭环和逻辑的完整。
目前已是西交利物浦大学生物科学与生物信息学系博士研究生的李怡然表示：“在参与课题的过程中，我意识到科研不仅是知识的积累，更是一个不断应用和验证知识、在探索中获得新认知的过程。唐老师严谨而开放的科研训练方式，以及她对学生独立思考与长期发展的重视，也让我深受认同。”
在完成一年的科研训练后，李怡然最终选择放弃了包括帝国理工学院在内的硕士录取机会，留在唐老师课题组，开启博士阶段的深入研究。回顾整个项目，她表示：“最初做宏基因组分析时还是有一些挫折，但在导师不断鼓励和严格要求下，我逐步建立起独立处理复杂生物信息数据的能力。”
“项目的完成离不开唐敏博士长期以来“重科研过程、重数据质量、重思维逻辑训练”的指导理念，也体现了西浦SURF项目作为本科科研训练平台的价值和成果转化潜力以及为本科生成长所提供的重要支持。”
目前，唐博士团队正在积极招募优秀的本硕博学子加入她的研究团队和实验室。有兴趣的学生可以通过Min.Tang@gdsqbz.com与她联系。
原文信息：
Li, Y., Liu, C., Wang, Y., et al. (2025). Urban wild bee well-being revealed by gut metagenome data: A mason bee model. Insect Science. DOI: 10.1111/1744-7917.70051
分析代码公开：
https://github.com/Sustainable-to-bee-Lab/wildBeeHealth
内容素材：唐敏博士、李怡然
编辑、翻译：王璐谣
审稿：John Moraros教授、唐敏博士
2025年06月06日