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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
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
摘要   (850 HTML0 PDF(pc) (1934KB)(163)  

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。



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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。
正文中引用本图/表的段落
基于门水平对6种鲤科鱼类进行物种注释分析, 共鉴定出37个细菌门。剔除未注释及分类不明确的菌门, 并将丰度小于1%的菌门合并为“Others”后, 最终得到10个主要细菌门(图4)。整体来看, 6种鲤科鱼的细菌门组成相似, 但相对丰度存在差异。其中, 假单胞菌门、梭杆菌门和放线菌门在所有组中相对丰度均位列前5, 是6种鲤科鱼类共有的优势菌门; 芽孢菌门在除鲢外的5种鱼类中相对丰度位列前五, 为5种鱼类共有的优势菌门, 其余菌门的相对丰度呈现多样化分布。为进一步分析组间肠道微生物在门水平上的差异, 使用LEfSe分析(附录2), 在LDA > 3的条件下, 发现鲢肠道细菌中富集蓝细菌门(P < 0.05), 且与其他组存在显著差异, 可作为鲢与其他5种鱼的关键差异菌门。基于属水平对6种鲤科鱼类进行物种注释分析, 共鉴定出1,005个细菌属。剔除未注释及分类不明确的菌属, 并将丰度小于1%的菌属合并为“Others”后, 仅得到13种主要细菌属(附录2)。6种鲤科鱼的细菌属组成和相对丰度均存在差异, 但优势菌属存在重叠。其中, 鲸杆菌属(Cetobacterium)和罗氏菌属(Rothia)在6种鲤科鱼类中相对丰度均位列前5, 是6种鱼类共有的优势菌属; 根瘤菌相关复合分类群(Allorhizobium_ Neorhizobium_Pararhizobium_Rhizobium, 以下简称为ANPR)在除翘嘴鲌外的5种鱼类中相对丰度位列前五, 为5种鱼类共有的优势菌属; 双色藻属菌株PCC 6307 (Cyanobium_PCC_6307)在鲢、鳊和翘嘴鲌中相对丰度位列前5, 为3种鱼类共有的优势菌属, 其余菌属的相对丰度呈现多样化分布。进一步使用LEfSe分析(附录2)组间肠道微生物丰度在属水平上的差异性, 在LDA > 3的条件下, 共鉴定出20个具有显著差异的菌属。其中, 鲢中10个优势菌属包括Methylobacterium_Methylorubrum、微红菌属(Rubellimicrobium)、FukuN57、RhodopirellulaSynechocystis_PCC_6803、alphaI_cluster、LD29、Cyanobium_PCC_6307、Phreatobacter和unclassified_ Chthoniobacterales; 鳊中3个优势菌属包括unclassified_Bacilli、unclassified_Rhodobacteraceae和unclassified_Lactobacillales; 鳙中优势菌属为邻单胞菌属; 鲫中4个优势菌属包括unclassified_ Ilumatobacteraceae、unclassified_SC_I_84、Candidatus_ Competibacter和unclassified_Chromatiaceae; 团头鲂中2个优势菌属包括unclassified_Nostocaceae和unclassified_Rhodocyclaceae。
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