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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
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。
表2
包头南海湿地6种鲤科鱼生物学特征汇总
正文中引用本图/表的段落
6种鲤科鱼类的生物学特征鉴定结果显示(表2), 不同鱼类在体长、体质量、脏体比、肥满度及性腺发育等方面存在明显差异。从生长状况看, 鲢和鳙作为大型淡水鱼类, 在南海湿地中表现出显著的个体优势, 符合其大型鱼类特征; 而鲫的个体显著较小, 与其小型鱼类的生物学特征一致。在脏体比(VSI)和肥满度(CF)方面, 鲢和鳙VSI较低、CF适中, 适应滤食性生活; 鳊和团头鲂VSI与CF均较高, 适应草食性生活; 鲫VSI和CF最高, 适应杂食性生活; 翘嘴鲌VSI高但CF低, 适应肉食性生活。这些差异反映了不同鱼类在食性、能量分配及生态位分化上的适应性策略。从生殖状态来看, 翘嘴鲌和团头鲂的性腺发育大多处于V期, 这表明其性腺已完全成熟, 繁殖能力达到最佳状态。这一现象也与其6-7月的繁殖高峰期相契合; 而其他鱼类的性腺发育多处于III期, 表明其性腺正在发育, 为后续繁殖作准备。从摄食行为分析, 鲢和鳙的肠管充塞度多集中在IV级和V级, 表明其摄食活动较为活跃, 可能为繁殖活动储备能量; 而翘嘴鲌和团头鲂的肠管充塞度较低, 与繁殖期间摄食强度降低相适应。
基于上述生物学特征的分析, 进一步对6种鲤科鱼类的肠道组织进行抗氧化指标检测, 结果如图1所示。鳙、翘嘴鲌和团头鲂的肠道总抗氧化能力(T-AOC)值较高, 与其他3种鱼存在显著差异(P < 0.05)。鳙的肠道DPPH自由基清除率最高, 与除翘嘴鲌外的其他4种鱼存在显著差异(P < 0.05); 而鲫的肠道DPPH自由基清除率最低, 与其他5种鱼存在显著差异(P < 0.05), 表明鳙肠道组织具有更强的DPPH自由基清除能力, 而鲫的抗氧化能力较弱; 在过氧化氢含量(H2O2)检测中, 鳊肠道组织中的H2O2含量显著高于其他5种鱼类(P < 0.05), 反映其肠道内氧化应激水平较高, 提示其肠道组织可能面临更高的氧化损伤风险。综合3项抗氧化指标分析, 不同鱼类肠道抗氧化能力存在显著差异, 其中鳙、翘嘴鲌和团头鲂的抗氧化能力较强, 而鲫和鳊的抗氧化能力最弱。
对6种鲤科鱼肠道内容物进行16S rRNA高通量测序, 共获得细菌原始序列1,438,948条, 经过质量过滤、去噪、拼接及嵌合体序列去除后, 得到有效序列1,051,137条。按照97%的序列相似性划分, 共得到11,164个OTUs。基于所有样本最小reads数(45,813)进行标准化处理, 最终保留11,108个OTUs用于后续统计分析。这些OTUs归属于37门95纲278目519科1,005属, 具体结果见图2。稀疏曲线和Shannon指数曲线(附录1)显示, 随着测序深度的增加, 曲线逐渐趋于平缓, 表明本次测序深度, 能够真实反映样品中绝大多数微生物信息。图2a展示6种鲤科鱼类共有的OTU仅28个, 占比不足1%, 其中鳙的OTU数量最多, 鳊的OTU数量最少。图2b展示6种鲤科鱼类共有门为21个, 其中鲢特有2个门, 鳙、翘嘴鲌和鲫各特有1个门; 图2c展示6种鲤科鱼类共有属为136个, 且均存在特有属, 其中鳙的菌属数量最多, 而鳊的菌属数量最少, 这与OTU水平的结果一致。综合OTU、门和属水平分析, 6种鲤科鱼类既存在共享的菌群, 表明其在一定程度上具有群落组成的共性; 与此同时, 每组鱼类各自拥有独特的群落组成, 进一步说明不同鲤科鱼类肠道微生物群落的多样性和特异性。
本文的其它图/表
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