包头南海湿地鲤科鱼类肠道菌群与宿主生理指标的相关性
王利利, 李珍, 杨昱萍, 刘利, 高丽
生物多样性
2025, 33 ( 11):
25131-.
DOI: 10.17520/biods.2025131
包头南海湿地作为重要的生态区域, 拥有丰富的鱼类资源。然而, 目前针对该湿地鱼类种群动态的长期监测数据积累不足, 相关生态学研究也较为匮乏。本研究以南海湿地6种常见鲤科鱼类鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳊(Parabramis pekinensis)、鳙(Aristichthys nobilis)、翘嘴鲌(Culter alburnus)、鲫(Carassius auratus)和团头鲂(Megalobrama amblycephala)为对象, 采用高通量测序技术解析其肠道菌群结构, 结合宿主生长性能、抗氧化能力及食性生态类型特征, 探究菌群与宿主生理的关联性。结果显示: (1)共获得1,051,137条有效序列, 标准化处理后被鉴定为11,108个操作分类单元(operational taxonomic units, OTUs), 属于37门1,005属; (2)菌群组成分析显示, 6种鲤科鱼肠道中存在共同核心菌群, 其中假单胞菌门、梭杆菌门和放线菌门为共有优势菌门, 鲸杆菌属(Cetobacterium)和罗氏菌属(Rothia)为共有优势菌属; (3) LEfSe分析揭示物种特异性菌群, 如鲢肠道中蓝细菌门显著富集, 与其上层水体滤食性生态习性相关; 有20个差异菌属, 如鲢的甲基杆菌(Methylobacterium_Methylorubrum)、蓝藻类群, 鳙的邻单胞菌属(Plesiomonas)及鲫的候选竞争杆状菌(Candidatus_ Competibacter)等, 它们均与宿主的生态分布密切相关; (4)菌群结构与宿主生理指标显著相关: 肥满度(R2 = 0.731)和2,2-二苯基-1-苦基肼基(DPPH)抗氧化指标(R2 = 0.700)是主要因子, 并发现与生长、抗氧化及食性相关生物学特征的差异菌属, 如与生长性能指标显著相关的有鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、噬冷菌属(Algoriphagus)和不动杆菌属(Acinetobacter); 与抗氧化能力指标显著相关的有弧菌属(Vibrio)、气单胞菌属(Aeromonas)和邻单胞菌属; 与不同食性生态位特征显著相关的有海居菌属(Marivivens)、不动杆菌属和候选竞争杆状菌。上述结果显示, 鲤科鱼类肠道中存在共有的核心菌群, 推测这些核心菌群在短链脂肪酸生成、维生素合成及能量代谢过程中表现出功能保守性; 而物种特异性的菌群可能通过协同调控宿主营养代谢、氧化应激反应及生长相关生理过程使宿主更好地适应特定环境。研究结果为湿地鱼类资源管理和精准养殖提供了实验依据。
编号
Code | 物种名
Species name | 分类地位
Taxonomy | 食性生态类型
Dietary niche type | 参考文献
References | | LY1-LY3 | 鲢 Hypophthalmichthys molitrix | 鲢属 Hypophthalmichthys | 滤食性(浮游植物)
Filter-feeding (phytoplankton) | 赵志刚, 2011 | | BY1-BY3 | 鳊 Parabramis pekinensis | 鳊属 Parabramis | 草食性 Herbivory | 宋文, 2016 | | YY1-YY3 | 鳙 Aristichthys nobilis | 鳙属 Aristichthys | 滤食性(浮游动物) Filter-feeding (zooplankton) | 赵志刚, 2011 | | QZB1-QZB3 | 翘嘴鲌 Culter alburnus | 鲌属 Culter | 肉食性 Carnivory | 王伟, 2007 | | JY1-JY3 | 鲫 Carassius auratus | 鲫属 Carassius | 杂食性 Omnivory | 黄业辉, 2020②(②黄业辉 (2020) 鲫(Carassius auratus)对浅水水体水质的影响: 中型系统实验. 硕士学位论文, 暨南大学, 广州.) | | TTF1-TTF3 | 团头鲂 Megalobrama amblycephala | 鲂属 Megalobrama | 草食性 Herbivory | 宋文, 2016 |
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表1
包头南海湿地6种鲤科鱼分类与食性生态类型特征
正文中引用本图/表的段落
夏季南海湿地鱼类群落更加稳定, 因此本研究选取了夏季作为代表性季节进行样品采集。于2023年7月在包头南海湿地大海湖(110.00° E, 40.56° N)使用渔船底拖网进行渔业资源调查, 采集了南海湿地6种典型鱼类优势种, 分别为鲢、鳊、鳙、翘嘴鲌、鲫和团头鲂(表1)。食性生态类型分类依据《养殖鱼类种质检验 第5部分: 食性分析》(GB/T 18654.5- 2008) (全国水产标准化技术委员会, 2008)的标准进行划分。在样品采集时, 选择清晨(鱼类空腹期)进行捕捞, 避免摄食高峰时段(如午后)采样。捕获后立即在现场解剖, 迅速取出肠道内容物, 减少食物在肠道内的滞留时间。
LY: 鲢; BY: 鳊; YY: 鳙; JY: 鲫; QZB: 翘嘴鲂; TTF: 团头鲂。性腺发育期划分为I-VI期; 肠管充塞度划分为0-V级(中华人民共和国环境保护部, 2014)。为便于数据统计分析, 表中在相应选项下以数字“1”标记对应的性别、性腺发育期或肠管充塞度等级。
LY, 鲢; BY, 鳊; YY, 鳙; JY, 鲫; QZB, 翘嘴鲌; TTF, 团头鲂.细菌属的有益/致病分类基于文献中该属在水生环境中的优势菌种功能报道, 实际功能可能因具体菌株和宿主状态而异. ... Advances of intestinal microbiota and lipid metabolism of fish 1 2019 ... 肠道微生物作为宿主的“第二基因组”, 通过与宿主的长期协同进化形成了动态平衡的微生态系统, 在营养吸收、免疫调节和代谢稳态等基础生理过程中发挥重要作用(童雨心和梁迎春, 2014).尽管宿主遗传背景、食性及环境存在显著差异, 研究证实肠道微生态具有功能稳定性, 其核心菌群在系统发育相近的类群中呈现高度保守性(Refardt, 2011).例如, 在遗传和食性差异显著的不同栖息地三刺鱼中, 核心肠道菌群(如梭杆菌门、假单胞菌门)在种群间保守存在, 表明这些类群可能通过提供必需营养物质参与宿主的基础代谢调控(Shankregowda et al, 2023).本研究发现6种鲤科鱼类的肠道微生物在门水平上以假单胞菌门、梭杆菌门和放线菌门为共有优势菌群, 以往研究表明这些菌门均属于鱼类肠道常见优势菌群, 是鱼类肠道的核心菌门(孟晓林和聂国兴, 2019), 揭示这些核心菌门对宿主肠道功能及机体的新陈代谢发挥着重要作用.具体而言, 假单胞菌门的代谢多样性使其能够适应宿主肠道微环境的多变特性; 梭杆菌门通过降解复杂碳水化合物生成短链脂肪酸(如丁酸), 在维持肠道稳态中发挥关键作用; 而放线菌门则通过分泌几丁质酶和木质素降解酶, 驱动有机碳循环.在属水平上, 鲸杆菌属和罗氏菌属为6种鲤科鱼共有的优势菌属, 是这些鱼肠道的核心菌属, 这种跨物种保守性进一步印证了核心菌群在鱼类基础代谢中的不可或缺性: 鲸杆菌属不仅参与维生素B12的生物合成, 其代谢产物还可通过调控微生物互作网络增强群落稳定性, 在水产养殖中被认为是一种潜在的益生菌(Lin et al, 2023); 罗氏菌属则参与短链脂肪酸(尤其是丁酸)的生成, 在抗炎、改善肠道多样性和代谢过程中发挥作用.值得注意的是, 本研究发现ANPR在5种鱼类肠道中普遍存在, 该菌属作为固氮功能菌, 此前主要报道于植物共生系统, 而近年研究表明其在动物肠道中可能通过氮代谢调控参与宿主能量分配.例如, 周依帆等(2024)在大银鱼早期发育阶段发现ANPR与大银鱼的免疫基因和代谢基因有一定相关性, 提示ANPR在鱼类肠道中可能也具有重要的生态功能.上述共同核心菌群的存在表明鱼类肠道微生物群落具有一定的共性, 以适应鱼类的基本生理需求. ... 鱼类肠道菌群与机体脂质代谢关系研究进展 1 2019 ... 肠道微生物作为宿主的“第二基因组”, 通过与宿主的长期协同进化形成了动态平衡的微生态系统, 在营养吸收、免疫调节和代谢稳态等基础生理过程中发挥重要作用(童雨心和梁迎春, 2014).尽管宿主遗传背景、食性及环境存在显著差异, 研究证实肠道微生态具有功能稳定性, 其核心菌群在系统发育相近的类群中呈现高度保守性(Refardt, 2011).例如, 在遗传和食性差异显著的不同栖息地三刺鱼中, 核心肠道菌群(如梭杆菌门、假单胞菌门)在种群间保守存在, 表明这些类群可能通过提供必需营养物质参与宿主的基础代谢调控(Shankregowda et al, 2023).本研究发现6种鲤科鱼类的肠道微生物在门水平上以假单胞菌门、梭杆菌门和放线菌门为共有优势菌群, 以往研究表明这些菌门均属于鱼类肠道常见优势菌群, 是鱼类肠道的核心菌门(孟晓林和聂国兴, 2019), 揭示这些核心菌门对宿主肠道功能及机体的新陈代谢发挥着重要作用.具体而言, 假单胞菌门的代谢多样性使其能够适应宿主肠道微环境的多变特性; 梭杆菌门通过降解复杂碳水化合物生成短链脂肪酸(如丁酸), 在维持肠道稳态中发挥关键作用; 而放线菌门则通过分泌几丁质酶和木质素降解酶, 驱动有机碳循环.在属水平上, 鲸杆菌属和罗氏菌属为6种鲤科鱼共有的优势菌属, 是这些鱼肠道的核心菌属, 这种跨物种保守性进一步印证了核心菌群在鱼类基础代谢中的不可或缺性: 鲸杆菌属不仅参与维生素B12的生物合成, 其代谢产物还可通过调控微生物互作网络增强群落稳定性, 在水产养殖中被认为是一种潜在的益生菌(Lin et al, 2023); 罗氏菌属则参与短链脂肪酸(尤其是丁酸)的生成, 在抗炎、改善肠道多样性和代谢过程中发挥作用.值得注意的是, 本研究发现ANPR在5种鱼类肠道中普遍存在, 该菌属作为固氮功能菌, 此前主要报道于植物共生系统, 而近年研究表明其在动物肠道中可能通过氮代谢调控参与宿主能量分配.例如, 周依帆等(2024)在大银鱼早期发育阶段发现ANPR与大银鱼的免疫基因和代谢基因有一定相关性, 提示ANPR在鱼类肠道中可能也具有重要的生态功能.上述共同核心菌群的存在表明鱼类肠道微生物群落具有一定的共性, 以适应鱼类的基本生理需求. ... 1 2023 ... 前期对包头南海湿地鱼类群落的调查发现, 鲤科鱼类是南海湿地中分布最广、种类最多的鱼类类群, 其中鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳊(Parabramis pekinensis)、鳙(Aristichthys nobilis)、翘嘴鲌(Culter alburnus)、鲫(Carassius auratus)和团头鲂(Megalobrama amblycephala)为湿地常见的6种经济鱼类, 在当地水产养殖和生态环境中均占据重要地位.据《2023年中国渔业统计年鉴》数据显示, 仅鲢、鳙和鲫3种就占我国淡水鱼类养殖总产量的36%, 是我国水产养殖的主要品种(农业农村部渔业渔政管理局等, 2023).根据食性生态类型特征, 这些鱼类可分为滤食性、草食性、肉食性和杂食性4类: (1)鲢和鳙为典型滤食性鱼类, 适应肥沃水体, 鲢主要以硅藻、绿藻、蓝藻等浮游植物为食, 多栖息于水体上层, 而鳙主要以枝角类、桡足类等浮游动物为食, 多栖息于水体中上层, 二者均属我国淡水养殖“四大家鱼”之一; (2)鳊和团头鲂为草食性鱼类, 多栖息于水体中下层, 鳊幼鱼以浮游动物和藻类为食, 成鱼主要以水生高等植物为食, 团头鲂幼鱼以枝角类和其他甲壳动物为食, 成鱼则以水生植物为主食, 尤其偏好苦草和轮叶黑藻, 兼食少量浮游动物, 二者均为我国重要的名贵经济鱼类; (3)翘嘴鲌为肉食性鱼类, 栖息于水草繁茂水域, 幼鱼以枝角类、桡足类和水生昆虫为食, 成鱼主要捕食小型鱼类, 兼食少量水生昆虫和甲壳类; (4)鲫为杂食性鱼类, 以浮游动物、浮游植物、底栖动植物及有机碎屑为食, 环境适应性极强, 是典型的小型底层鱼类.因此, 本研究旨在系统解析南海湿地6种鲤科鱼类的肠道菌群结构, 并结合宿主生长、抗氧化及食性生态类型特征, 探究菌群与宿主生理的关联性, 以期为湿地鱼类资源保护与健康养殖提供理论依据. ... 1 2023 ... 前期对包头南海湿地鱼类群落的调查发现, 鲤科鱼类是南海湿地中分布最广、种类最多的鱼类类群, 其中鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳊(Parabramis pekinensis)、鳙(Aristichthys nobilis)、翘嘴鲌(Culter alburnus)、鲫(Carassius auratus)和团头鲂(Megalobrama amblycephala)为湿地常见的6种经济鱼类, 在当地水产养殖和生态环境中均占据重要地位.据《2023年中国渔业统计年鉴》数据显示, 仅鲢、鳙和鲫3种就占我国淡水鱼类养殖总产量的36%, 是我国水产养殖的主要品种(农业农村部渔业渔政管理局等, 2023).根据食性生态类型特征, 这些鱼类可分为滤食性、草食性、肉食性和杂食性4类: (1)鲢和鳙为典型滤食性鱼类, 适应肥沃水体, 鲢主要以硅藻、绿藻、蓝藻等浮游植物为食, 多栖息于水体上层, 而鳙主要以枝角类、桡足类等浮游动物为食, 多栖息于水体中上层, 二者均属我国淡水养殖“四大家鱼”之一; (2)鳊和团头鲂为草食性鱼类, 多栖息于水体中下层, 鳊幼鱼以浮游动物和藻类为食, 成鱼主要以水生高等植物为食, 团头鲂幼鱼以枝角类和其他甲壳动物为食, 成鱼则以水生植物为主食, 尤其偏好苦草和轮叶黑藻, 兼食少量浮游动物, 二者均为我国重要的名贵经济鱼类; (3)翘嘴鲌为肉食性鱼类, 栖息于水草繁茂水域, 幼鱼以枝角类、桡足类和水生昆虫为食, 成鱼主要捕食小型鱼类, 兼食少量水生昆虫和甲壳类; (4)鲫为杂食性鱼类, 以浮游动物、浮游植物、底栖动植物及有机碎屑为食, 环境适应性极强, 是典型的小型底层鱼类.因此, 本研究旨在系统解析南海湿地6种鲤科鱼类的肠道菌群结构, 并结合宿主生长、抗氧化及食性生态类型特征, 探究菌群与宿主生理的关联性, 以期为湿地鱼类资源保护与健康养殖提供理论依据. ... 1 2014 ... 每种鱼随机取3尾, 均无病害症状, 分别测量其全长、体长和体质量指标, 利用鳞片法判断样品年龄.随后, 解剖取出内脏并称量内脏质量, 用于计算脏体比(VSI)和肥满度(CF); 解剖取出性腺, 观察并记录样本的性别和性腺发育期; 解剖取出消化道, 观察并记录样本的肠管充塞度.性腺发育期的判别标准参照《生物多样性观测技术导则: 内陆水域鱼类》(HJ 710.7-2014) (中华人民共和国环境保护部, 2014)中3.11章节, 共分为Ⅰ期至Ⅵ期, 依据性腺的形态学、组织学和细胞学特征进行判定; 肠管充塞度的判别标准参照同标准3.16章节, 共分为0级至5级, 依据肠管内食物多少进行划分.具体脏体比和肥满度计算公式如下: ... 1 2014 ... 每种鱼随机取3尾, 均无病害症状, 分别测量其全长、体长和体质量指标, 利用鳞片法判断样品年龄.随后, 解剖取出内脏并称量内脏质量, 用于计算脏体比(VSI)和肥满度(CF); 解剖取出性腺, 观察并记录样本的性别和性腺发育期; 解剖取出消化道, 观察并记录样本的肠管充塞度.性腺发育期的判别标准参照《生物多样性观测技术导则: 内陆水域鱼类》(HJ 710.7-2014) (中华人民共和国环境保护部, 2014)中3.11章节, 共分为Ⅰ期至Ⅵ期, 依据性腺的形态学、组织学和细胞学特征进行判定; 肠管充塞度的判别标准参照同标准3.16章节, 共分为0级至5级, 依据肠管内食物多少进行划分.具体脏体比和肥满度计算公式如下: ... Inspection of Germplasm for Cultured Fishes—Part 5:Analysis of Feeding Habits (GB/T 18654.5-2008) 1 2008 ... 夏季南海湿地鱼类群落更加稳定, 因此本研究选取了夏季作为代表性季节进行样品采集.于2023年7月在包头南海湿地大海湖(110.00° E, 40.56° N)使用渔船底拖网进行渔业资源调查, 采集了南海湿地6种典型鱼类优势种, 分别为鲢、鳊、鳙、翘嘴鲌、鲫和团头鲂(表1).食性生态类型分类依据《养殖鱼类种质检验 第5部分: 食性分析》(GB/T 18654.5- 2008) (全国水产标准化技术委员会, 2008)的标准进行划分.在样品采集时, 选择清晨(鱼类空腹期)进行捕捞, 避免摄食高峰时段(如午后)采样.捕获后立即在现场解剖, 迅速取出肠道内容物, 减少食物在肠道内的滞留时间. ... 养殖鱼类种质检验第5部分: 食性分析(GB/T18654.5-2008) 1 2008 ... 夏季南海湿地鱼类群落更加稳定, 因此本研究选取了夏季作为代表性季节进行样品采集.于2023年7月在包头南海湿地大海湖(110.00° E, 40.56° N)使用渔船底拖网进行渔业资源调查, 采集了南海湿地6种典型鱼类优势种, 分别为鲢、鳊、鳙、翘嘴鲌、鲫和团头鲂(表1).食性生态类型分类依据《养殖鱼类种质检验 第5部分: 食性分析》(GB/T 18654.5- 2008) (全国水产标准化技术委员会, 2008)的标准进行划分.在样品采集时, 选择清晨(鱼类空腹期)进行捕捞, 避免摄食高峰时段(如午后)采样.捕获后立即在现场解剖, 迅速取出肠道内容物, 减少食物在肠道内的滞留时间. ... Within-host competition determines reproductive success of temperate bacteriophages 1 2011 ... 肠道微生物作为宿主的“第二基因组”, 通过与宿主的长期协同进化形成了动态平衡的微生态系统, 在营养吸收、免疫调节和代谢稳态等基础生理过程中发挥重要作用(童雨心和梁迎春, 2014).尽管宿主遗传背景、食性及环境存在显著差异, 研究证实肠道微生态具有功能稳定性, 其核心菌群在系统发育相近的类群中呈现高度保守性(Refardt, 2011).例如, 在遗传和食性差异显著的不同栖息地三刺鱼中, 核心肠道菌群(如梭杆菌门、假单胞菌门)在种群间保守存在, 表明这些类群可能通过提供必需营养物质参与宿主的基础代谢调控(Shankregowda et al, 2023).本研究发现6种鲤科鱼类的肠道微生物在门水平上以假单胞菌门、梭杆菌门和放线菌门为共有优势菌群, 以往研究表明这些菌门均属于鱼类肠道常见优势菌群, 是鱼类肠道的核心菌门(孟晓林和聂国兴, 2019), 揭示这些核心菌门对宿主肠道功能及机体的新陈代谢发挥着重要作用.具体而言, 假单胞菌门的代谢多样性使其能够适应宿主肠道微环境的多变特性; 梭杆菌门通过降解复杂碳水化合物生成短链脂肪酸(如丁酸), 在维持肠道稳态中发挥关键作用; 而放线菌门则通过分泌几丁质酶和木质素降解酶, 驱动有机碳循环.在属水平上, 鲸杆菌属和罗氏菌属为6种鲤科鱼共有的优势菌属, 是这些鱼肠道的核心菌属, 这种跨物种保守性进一步印证了核心菌群在鱼类基础代谢中的不可或缺性: 鲸杆菌属不仅参与维生素B12的生物合成, 其代谢产物还可通过调控微生物互作网络增强群落稳定性, 在水产养殖中被认为是一种潜在的益生菌(Lin et al, 2023); 罗氏菌属则参与短链脂肪酸(尤其是丁酸)的生成, 在抗炎、改善肠道多样性和代谢过程中发挥作用.值得注意的是, 本研究发现ANPR在5种鱼类肠道中普遍存在, 该菌属作为固氮功能菌, 此前主要报道于植物共生系统, 而近年研究表明其在动物肠道中可能通过氮代谢调控参与宿主能量分配.例如, 周依帆等(2024)在大银鱼早期发育阶段发现ANPR与大银鱼的免疫基因和代谢基因有一定相关性, 提示ANPR在鱼类肠道中可能也具有重要的生态功能.上述共同核心菌群的存在表明鱼类肠道微生物群落具有一定的共性, 以适应鱼类的基本生理需求. ... A genome-wide association study of the occurrence of genetic variations in Edwardsiella piscicida, Vibrio harveyi, and Streptococcus parauberis under stressed environments 1 2022 ... Relative abundance of bacterial genera with potential beneficial or pathogenic functions in the gut microbiota of six cyprinid fish species
LY, 鲢; BY, 鳊; YY, 鳙; JY, 鲫; QZB, 翘嘴鲌; TTF, 团头鲂.细菌属的有益/致病分类基于文献中该属在水生环境中的优势菌种功能报道, 实际功能可能因具体菌株和宿主状态而异. ... Characteristics of microbial communities and their association with immunity and metabolism at the early developmental stage of Protosalanx chinensis 1 2024 ... 肠道微生物作为宿主的“第二基因组”, 通过与宿主的长期协同进化形成了动态平衡的微生态系统, 在营养吸收、免疫调节和代谢稳态等基础生理过程中发挥重要作用(童雨心和梁迎春, 2014).尽管宿主遗传背景、食性及环境存在显著差异, 研究证实肠道微生态具有功能稳定性, 其核心菌群在系统发育相近的类群中呈现高度保守性(Refardt, 2011).例如, 在遗传和食性差异显著的不同栖息地三刺鱼中, 核心肠道菌群(如梭杆菌门、假单胞菌门)在种群间保守存在, 表明这些类群可能通过提供必需营养物质参与宿主的基础代谢调控(Shankregowda et al, 2023).本研究发现6种鲤科鱼类的肠道微生物在门水平上以假单胞菌门、梭杆菌门和放线菌门为共有优势菌群, 以往研究表明这些菌门均属于鱼类肠道常见优势菌群, 是鱼类肠道的核心菌门(孟晓林和聂国兴, 2019), 揭示这些核心菌门对宿主肠道功能及机体的新陈代谢发挥着重要作用.具体而言, 假单胞菌门的代谢多样性使其能够适应宿主肠道微环境的多变特性; 梭杆菌门通过降解复杂碳水化合物生成短链脂肪酸(如丁酸), 在维持肠道稳态中发挥关键作用; 而放线菌门则通过分泌几丁质酶和木质素降解酶, 驱动有机碳循环.在属水平上, 鲸杆菌属和罗氏菌属为6种鲤科鱼共有的优势菌属, 是这些鱼肠道的核心菌属, 这种跨物种保守性进一步印证了核心菌群在鱼类基础代谢中的不可或缺性: 鲸杆菌属不仅参与维生素B12的生物合成, 其代谢产物还可通过调控微生物互作网络增强群落稳定性, 在水产养殖中被认为是一种潜在的益生菌(Lin et al, 2023); 罗氏菌属则参与短链脂肪酸(尤其是丁酸)的生成, 在抗炎、改善肠道多样性和代谢过程中发挥作用.值得注意的是, 本研究发现ANPR在5种鱼类肠道中普遍存在, 该菌属作为固氮功能菌, 此前主要报道于植物共生系统, 而近年研究表明其在动物肠道中可能通过氮代谢调控参与宿主能量分配.例如, 周依帆等(2024)在大银鱼早期发育阶段发现ANPR与大银鱼的免疫基因和代谢基因有一定相关性, 提示ANPR在鱼类肠道中可能也具有重要的生态功能.上述共同核心菌群的存在表明鱼类肠道微生物群落具有一定的共性, 以适应鱼类的基本生理需求. ... 大银鱼早期发育阶段微生物群落特征及其与免疫和代谢的关联 1 2024 ... 肠道微生物作为宿主的“第二基因组”, 通过与宿主的长期协同进化形成了动态平衡的微生态系统, 在营养吸收、免疫调节和代谢稳态等基础生理过程中发挥重要作用(童雨心和梁迎春, 2014).尽管宿主遗传背景、食性及环境存在显著差异, 研究证实肠道微生态具有功能稳定性, 其核心菌群在系统发育相近的类群中呈现高度保守性(Refardt, 2011).例如, 在遗传和食性差异显著的不同栖息地三刺鱼中, 核心肠道菌群(如梭杆菌门、假单胞菌门)在种群间保守存在, 表明这些类群可能通过提供必需营养物质参与宿主的基础代谢调控(Shankregowda et al, 2023).本研究发现6种鲤科鱼类的肠道微生物在门水平上以假单胞菌门、梭杆菌门和放线菌门为共有优势菌群, 以往研究表明这些菌门均属于鱼类肠道常见优势菌群, 是鱼类肠道的核心菌门(孟晓林和聂国兴, 2019), 揭示这些核心菌门对宿主肠道功能及机体的新陈代谢发挥着重要作用.具体而言, 假单胞菌门的代谢多样性使其能够适应宿主肠道微环境的多变特性; 梭杆菌门通过降解复杂碳水化合物生成短链脂肪酸(如丁酸), 在维持肠道稳态中发挥关键作用; 而放线菌门则通过分泌几丁质酶和木质素降解酶, 驱动有机碳循环.在属水平上, 鲸杆菌属和罗氏菌属为6种鲤科鱼共有的优势菌属, 是这些鱼肠道的核心菌属, 这种跨物种保守性进一步印证了核心菌群在鱼类基础代谢中的不可或缺性: 鲸杆菌属不仅参与维生素B12的生物合成, 其代谢产物还可通过调控微生物互作网络增强群落稳定性, 在水产养殖中被认为是一种潜在的益生菌(Lin et al, 2023); 罗氏菌属则参与短链脂肪酸(尤其是丁酸)的生成, 在抗炎、改善肠道多样性和代谢过程中发挥作用.值得注意的是, 本研究发现ANPR在5种鱼类肠道中普遍存在, 该菌属作为固氮功能菌, 此前主要报道于植物共生系统, 而近年研究表明其在动物肠道中可能通过氮代谢调控参与宿主能量分配.例如, 周依帆等(2024)在大银鱼早期发育阶段发现ANPR与大银鱼的免疫基因和代谢基因有一定相关性, 提示ANPR在鱼类肠道中可能也具有重要的生态功能.上述共同核心菌群的存在表明鱼类肠道微生物群落具有一定的共性, 以适应鱼类的基本生理需求. ...
本文的其它图/表
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表2
包头南海湿地6种鲤科鱼生物学特征汇总
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图1 鲤科6种鱼肠道组织的抗氧化能力差异比较。(a)总抗氧化能力(T-AOC); (b) 2,2-二苯基-1-苦基肼基(DPPH)自由基清除率; (c)过氧化氢(H2O2)含量。LY: 鲢; BY: 鳊; YY: 鳙; JY: 鲫; QZB: 翘嘴鲌; TTF: 团头鲂。
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图2
鲤科6种鱼肠道细菌序列的信息统计。(a)细菌群落在OTU水平的Venn图和柱形图; (b)细菌群落在门水平的Venn图和柱形图; (c)细菌群落在属水平的Venn图和柱形图。LY: 鲢; BY: 鳊; YY: 鳙; JY: 鲫; QZB: 翘嘴鲌; TTF: 团头鲂。
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图3
鲤科6种鱼肠道细菌的α多样性和β多样性分析。(a) ACE指数; (b) Chao1指数; (c) Simpson指数; (d) Shannon指数; (e) 三维主坐标分析(PCoA)图。LY: 鲢; BY: 鳊; YY: 鳙; JY: 鲫; QZB: 翘嘴鲌; TTF: 团头鲂。
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图4
鲤科6种鱼肠道细菌群落在门水平的相对丰度。LY: 鲢; BY: 鳊; YY: 鳙; JY: 鲫; QZB: 翘嘴鲌; TTF: 团头鲂。
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表3
鲤科6种鱼肠道细菌中具有潜在有益或致病功能的细菌属水平相对丰度
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图5
鲤科6种鱼类肠道菌群与宿主生长性能及抗氧化能力的相关关系分析。细菌群落结构与(a)生长性能指标及(b)抗氧化指标的RDA图; 前40个优势菌属相对丰度与(c)生长性能及(d)抗氧化指标的Spearman等级相关性热图。生长性能指标: VSI, 脏体指数; CF, 肥满度。抗氧化指标: T-AOC, 总抗氧化能力; DPPH, 2,2-二苯基-1-苦基肼基(DPPH)自由基清除率; H2O2, 过氧化氢含量。鱼种: LY, 鲢; BY, 鳊; YY, 鳙; JY, 鲫; QZB, 翘嘴鲌; TTF, 团头鲂。* P < 0.05; ** P < 0.01; *** P < 0.001。
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