Eusoziale Bienen (wie Honigbienen und Hummeln) beherbergen Kern-Mikrobiome des Darms, die durch soziale Interaktion zwischen Nestartgenossen übertragen werden. Holzbienen sind nicht eusozial und dennoch zeigen jüngste Mikrobiom-Analysen, dass sie charakteristische Kern-Mikrobiome aufweisen.

Die Mikroben-Gemeinschaften im Darm von Insekten weisen große Unterschiede auf und sind je nach Wirtsart hochspezialisiert. Es wurden viele Studien durchgeführt, die wirtsspezifische Mikrobiota von Insekten identifizierten und eine Wechselbeziehung zwischen Wirt und Bakterienart zeigten. Insektensymbionten werden hauptsächlich in obligatorische und fakultative Symbionten eingeteilt. Obligate Symbionten sind stark von Insektenwirten abhängig geworden und haben im Vergleich zu ihren frei lebenden Verwandten entweder eine stark reduzierte Genomgröße oder tragen zahlreiche Pseudogene in sich.

Darm-Mikrobiome bei Bienen wurden wissenschaftlich bisher vor allem bei eusozialen Bienen wie Honigbienen und Hummeln untersucht. Die Gemeinschaften bestehen aus bienenspezifischen Kerntaxa, einschließlich Mitgliedern der Gattung Lactobacillus, wie Firm-4, Firm-5, Bifidobacterium und Bombiscardovia sowie einige Gram-negative Arten wie Apibacter-, Gilliamella- und Snodgrassella-Arten. Grundsätzlich variiert die Kerntaxa und ist abhängig von der einzelnen Wirtsart; in einigen Fällen spielt auch der geographische Lebensraum eine besondere Rolle.

Im Gegensatz zu eusozialen Bienen gilt das Mikrobiom von Solitärbienen als äußerst variabel und heterogen, da die Mikroben bei solitär lebenden Arten überwiegend aus der Umwelt stammen und nicht durch den engen Kontakt innerhalb eines Volkes übertragen werden können.
Untersuchungen von Mikrobiomen bei Holzbienen-Arten in Nordamerika deuten auf eine Zusammensetzung des Mikrobioms hin, die sich von der anderer eusozialer Bienen und Solitärbienen unterscheidet.
Bifidobacterium xylocopae und Bifidobacterium aemilianum wurden von Alberoni et al. 2018 als neue Arten in Italien als spezifische Bifidobakterien bei Holzbienen entdeckt.

Holzbienen sind weltweit verbreitet; bekannt sind etwa 500 Arten, von denen die meisten in den Tropen und Subtropen anzutreffen sind. Xylocopa-Arten gelten als Solitärbienen, zeigen jedoch fakultativ oder beginnend soziales Verhalten, bei dem eine weibliche Biene jüngere Individuen füttert (Trohallaxis).
Viele Holzbienen bauen Nestgänge, indem sie mit einer kleinen sozialen Gruppe Tunnel in altes Holz und Bambus graben.
In Japan sind nur wenige Xylocopa-Arten verbreitet und sie standen im Fokus der aktuellen Studienarbeit. Zwischen 2016 und 2021 hat das Team der Wissenschaftler 29 Proben von Xylocopa appendiculata circumvolans, zwei Proben von X. flavifrons, aber auch neun Proben von X. tranquebarorum und darüber hinaus 16 Proben von Honigbienen sowie elf Proben von Dunklen Erdhummeln Bombus terrestris, Bombus hypocrite und Bombus ardens genommen.

Bei der Analyse der Proben der Honigbienen gab es keine Überraschung: Snodgrassella, Gilliamella, Lactobacillus Firm-4 (Bombilactobacillus mellis, Bombilactobacillus mellifer und Bombilactobacillus bombi) und Lactobacillus Firm-5 (L. apis, L. bombicola, L. kimbladii, L. kullabergensis, L. melliventris und L. helsingborgensis) wurden auch in früheren Studien gefunden.

Diese Mikroben wurden - außer Gilliamella - selten in Xylocopa-Arten gefunden.
Die Darm-Mikrobiome der drei japanischen Xylocopa-Arten umfassen jedoch einen großen Anteil Milchsäurebakterien, die phylogenetisch wenig mit bereits bekannten Arten gemeinsam haben.
Zwei Arten Milchsäurebakterien konnten aus zwei unterschiedlichen Holzbienen-Arten isoliert werden. Beide Genome wiesen eine durchschnittliche Größe mit einem großen Satz an Genen für die Kohlenhydratverwertung auf, es fehlten jedoch Gene zur Synthese eines essentiellen Coenzyms NAD, das unter bekannten Insektensymbionten einzigartig ist.

Das Team der Wissenschaftler hat insgesamt fünf mögliche neue Arten identifiziert, die zu den Familien Lactobacillaceae und Bifidobacteriaceae gehören.
Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass eine der Funktionen der neuen Arten darin besteht, eine Vielzahl von Zuckern für die Fermentation zu nutzen.
Die Ergebnisse weitergehender Analysen legen nahe, dass die Stämme der Milchsäurebakterien an der Gärung unter Verwendung verschiedener Kohlenhydrate unter streng anaeroben Bedingungen beteiligt sind.

Die Ergebnisse spiegeln die Entwicklung einer beschränkten Bakterienretention und -erhaltung aufgrund der vertikalen Übertragung der Mikroben während des Lebenszyklus der Solitärbienen wider.
Es ist wahrscheinlich, dass der Symbiontenerwerb durch mütterliche Übertragung aufrechterhalten wird.