蜜蜂是世界上最重要且无可替代的授粉者,为全球农业带来了不可估量的经济价值。与绝大多数动物相似,蜜蜂体内也栖息着丰富的特异性肠道微生物。近几年大量研究表明,昆虫肠道微生物与其宿主存在着互利共生的关系。蜜蜂肠道微生物群落与肠道共同构成的微生态系统,与宿主的生长发育、营养代谢、免疫调节以及行为等方面息息相关。在其它模式生物例如大鼠、果蝇等,肠道微生物对宿主的认知行为的影响均有所报导,但对肠道微生物和认知行为之间的互作机制尚未完全了解。本研究首次利用西方蜜蜂作为研究模型,结合16S rRNA和代谢组测序技术,从肠道菌群和代谢的角度来探讨肠道微生物调控蜜蜂嗅觉学习的分子机制,挖掘与蜜蜂嗅觉学习强相关的关键核心菌及调控通路,为肠道微生物对学习认知方面的影响机制提供新的思路。本研究首先是在蜂群中采集7日龄蜜蜂工蜂,使其自由取食含有1%抗生素的（稀释100倍）抗生素的50%（w/v）糖水,实验室内喂养10天后利用学习设备观察蜜蜂嗅觉学习行为,并通过荧光定量对蜜蜂直肠肠道菌进行定量。结果表明抗生素处理组样本直肠16S拷贝数要极显著低于对照组（P＜0.05）,即抗生素处理后使蜜蜂直肠内总菌数量显著下降;与对照组相比,经过三次PER训练后,抗生素处理组的学习比率要显著低于对照组（P＜0.05）;随后通过16S rRNA测序技术对抗生素处理组和对照组直肠微生物测序。结果表明,抗生素处理蜜蜂的Shannon多样性指数显著低于对照蜜蜂（P＜0.05）,肠道菌群多样性降低;抗生素处理会引起蜜蜂肠道菌群失调,肠道微生物群落结构发生改变。其中抗生素处理组两种核心菌乳酸杆菌属和双歧杆菌属相对丰度均显著降低（P＜0.05,P＜0.01）。以上结果表明抗生素处理后肠道菌群数量下降以及肠道菌群多样性降低,会显著降低蜜蜂的嗅觉学习能力,而两种核心菌乳酸杆菌属和双歧杆菌属可能是关键调控菌。随后,通过培养无菌蜜蜂,并对无菌蜜蜂饲喂含有2日龄（Microbiome deprived bees,MD组）和22日龄工蜂（Conventional bees,CV组）直肠肠道微生物糖水溶液。统计差异结果表明CV组的16S拷贝数要极显著高于MD组（P＜0.05）,即CV组蜜蜂直肠内总菌数量显著高于MD组;CV组蜜蜂嗅觉学习能力显著高于MD组（P＜0.05）;对MD组和CV组蜜蜂直肠微生物测序结果表明,CV组在直肠的肠道菌群物种丰富度高于对照组MD组。CV组直肠Bifidobacterium属相对丰度均极显著高于MD组（P＜0.001）,Lactobacillus属显著低于处理组（P＜0.001）。以上结果表明肠道微生物的增加可提高蜜蜂学习能力,进一步证明肠道微生物可影响蜜蜂嗅觉学习能力。此外,结合抗生素实验的微生物测序结果,进一步证明Bifidobacterium属可能是调控蜜蜂嗅觉学习的关键核心菌。最后,通过代谢组比较抗生素处理组和对照组蜜蜂直肠内容物及其相关代谢通路差异。结果表明,在抗生素处理组和对照组样本直肠内总共鉴别出446种差异代谢产物,其中包括193种上调差异代谢物和253种下调差异代谢物。一些有益于学习能力的代谢物如二十二碳六烯酸（DHA）和牛磺酸,在抗生素处理组蜜蜂中显著降低（P＜0.05）,表明肠道微生物与这些对学习有益代谢物的产生密切相关。此外,根据差异代谢物富集结果,色氨酸代谢通路富集较多的差异代谢物,且多数代谢物与认知行为相关,色氨酸代谢通路可能是肠道微生物调控蜜蜂嗅觉学习的关键通路。