近期,科學家發現花粉不僅是蜜蜂的食物來源,更是天然藥物的隱藏寶庫。花粉裏面含有一種特殊的共生細菌能產生抗菌化合物,幫助蜜蜂對抗有害的病毒、細菌和其它病原體。這項發現有望幫助養蜂業,治療受疾病威脅的蜂巢。
蜜蜂是全球最常見的農作物授粉昆蟲,它們會在蜂巢中儲存大量的花粉、蜂蠟和蜂蜜,以便繁殖後代,蜂巢猶如守護寶藏的強大堡壘,保護蜜蜂和幼蟲免受外界和病原體的侵害。然而,近年來蜜蜂族群數量受到氣候異常、原生生物、病毒、細菌、真菌和節肢動物等因素的影響,正在急劇減少。
養蜂人試圖尋找新的方法,確保蜂巢和蜜蜂免受這些病蟲害的侵襲。科學家則推測,治療蜜蜂疾病的新方法,或許就隱藏在顯而易見的地方。例如蜜蜂採集的花粉之中,可能存在與植物共生的細菌或真菌。
這次,美國的威斯康星大學麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)、美國華盛頓學院(Chestertown Washington College)和加拿大麥瑪斯達大學(McMaster University)組成的研究團隊,將研究重點放在了放線菌門的細菌上,該門細菌生產的抗生素,已經被大量用於臨床實驗上。
2021年4月至6月期間,研究團隊在威斯康星大學麥迪遜分校的湖濱自然保護區,採集10種本地植物的花粉樣本,同時也從附近一個蜜蜂巢穴的儲藏室採集一些花粉樣本。
隨後,他們從這些花粉樣本中分離出16株放線菌,並從蜂巢內的花粉庫中分離出18株放線菌,並對這些放線菌進行一連串的DNA化驗分析和比對。
結果顯示,兩種樣本中都存在相同或密切相關的菌種,且大多數(72%)屬於鏈黴菌屬,例如常見的「白黃鏈黴菌」(Streptomyces albidoflavus)和「橄欖鏈黴菌」(Streptomyces olivaceus)。鏈黴菌屬被用於生產抗生素、抗癌藥和抗寄生蟲藥等,是許多醫藥和農業化合物的重要來源。
為深入了解,研究人員對這些細菌進行「競爭分析」,將已知病原體「黑麴菌」(能導致蜜蜂幼蟲出現「石幼蟲病」)與分離出來的多種鏈黴菌一起培養,觀察這些鏈黴菌是否能夠有效抑制黑麴菌。
實驗結果顯示,幾乎所有鏈黴菌菌株,都被證明能有效抑制「黑麴菌」的生長。此外,還有個別的鏈黴菌菌株會對「幼蟲芽孢桿菌」和「粘質沙雷氏菌」、「澱粉歐文氏菌」、「丁香假單胞菌」和「青枯雷爾氏菌」產生中度至高度的抑制作用。該結果展示鏈黴菌不僅具有多樣性,且具有很高的功能性。
其中,「幼蟲芽孢桿菌」和「粘質沙雷氏菌」是兩種會傷害蜜蜂的細菌病原體,而「澱粉歐文氏菌」、「丁香假單胞菌」和「青枯雷爾氏菌」則是危害農作物的三種病原體。
另外,研究人員在定序這些物種的基因組時,找到證據表明這些鏈黴菌是一種有益的「內生菌」,與植物之間並非單純的共生關係。這些鏈黴菌擁有編碼酶的基因,使它們能夠在植物組織中繁殖和生長,並能產生激素促進宿主的生長,或幫忙植物清除根部周圍的金屬。
他們表示,該項研究結果證實內生菌,仍蘊藏大量有趣的生物活性化合物待人們去探索,且其中許多化合物有助於蜜蜂維持健康。鏈黴菌易透過孢子垂直傳播,是防禦性微生物共生體的候選者之一,它能有效抵抗蜜蜂和人類肉眼無法察覺的病原體。
研究結果也表明,植物種類豐富的環境對蜜蜂來說是有益的,因為植物的多樣性可以確保蜜蜂們獲得更豐富多樣的內生菌,進而使蜂巢內部的天然防禦系統更加穩固。這項研究成果於9月30日發表在《微生物學前沿》(Frontiers in Microbiology)。
論文研究通訊作者、美國華盛頓學院教員Daniel S. May博士表示,「我們發現蜜蜂群落的花粉庫和附近植物的花粉中,存在相同的有益細菌。這些細菌產生了類似的抗菌化合物,可以殺死那些傷害蜜蜂和植物的病原體,這為農作物和蜂巢新療法的開發提供了良好起點。」
他進一步說明,「我們從花朵、沾染花粉的蜜蜂,以及蜂巢中都分離出了相同的鏈黴菌。研究結果表明,花粉粒上的內生放線菌會被授粉的蜜蜂拾取,並快速帶回蜂巢花粉庫中,幫助蜂群抵禦病原體。」
梅博士最後總結道,「未來治療蜜蜂疾病,或許只需將正確的有益細菌引入蜂巢內,便能有效幫助蜂巢控制特定的病原體。」#
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