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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。


组别
Groups
属名
Genera
LY
(%)
BY
(%)
YY
(%)
JY
(%)
QZB
(%)
TTF
(%)
参考文献
References
具潜在有益功能的属
Genera with potential beneficial functions
鲸杆菌属 Cetobacterium 22.11 18.13 13.09 7.30 27.12 17.13 Wang et al, 2021
拟杆菌属 Bacteroides 1.94 1.29 4.57 2.40 1.52 4.47 Wang et al, 2022
芽孢杆菌属 Bacillus 0.09 0.35 0.19 0.14 0.23 0.52 张宇柔等, 2022
阿克曼菌属 Akkermansia 0.15 0.10 0.25 0.09 0.04 0.26 Wang et al, 2024
乳酸菌属 Lacticaseibacillus 0.10 0.07 0.21 0.12 0.09 0.13 李鹏飞等, 2024
总计 Total 24.39 19.95 18.30 10.05 29.01 22.52
包含致病菌种的属
Genera containing pathogenic species
弧菌属 Vibrio 0.02 0.42 12.67 0.00 4.49 1.64 Roh, 2022
气单胞菌属 Aeromonas 0.00 0.00 2.52 0.00 11.75 0.05 Semwal et al, 2023
葡萄球菌属 Staphylococcus 1.13 1.69 2.50 1.78 1.04 2.78 Hussein et al, 2019
梭杆菌属 Fusobacterium 0.49 1.07 1.92 1.20 0.31 2.67 孟晓林等, 2019
邻单胞菌属 Plesiomonas 0.00 0.00 3.99 0.00 0.15 0.00 陈美群等, 2020
脱硫杆菌属 Desulfobacca 0.72 0.56 0.01 1.09 1.07 0.06 黄国鑫等, 2022
不动杆菌属 Acinetobacter 0.18 1.31 0.23 0.22 0.42 0.86 Zhou et al, 2019
嗜麦芽窄食单胞菌属 Stenotrophomonas 0.42 0.35 0.52 0.41 0.20 0.75 Abraham et al, 2016
大肠杆菌-志贺氏菌属 Escherichia-Shigella 0.21 0.38 0.32 0.32 0.14 0.46 Sun et al, 2019
假单胞菌属 Pseudomonas 0.07 0.30 0.12 0.13 0.07 0.13 周琳, 2015(① 周琳 (2015) 大黄鱼源变形假单胞菌的致病性研究. 硕士学位论文, 集美大学, 福建厦门.)
黄杆菌属 Flavobacterium 0.09 0.19 0.02 0.11 0.11 0.22 柴静茹等, 2021
链球菌属 Streptococcus 0.12 0.19 0.27 0.28 0.25 0.17 He et al, 2021
微囊藻属 Microcystis 2.02 0.42 0.00 0.03 0.11 0.11 毕相东, 2021
希瓦氏菌属 Shewanella 0.10 1.61 0.01 0.00 0.83 0.04 叶明皓等, 2018
总计 Total 5.57 8.49 25.09 5.57 20.96 9.93
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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
正文中引用本图/表的段落
肠道微生物群落的α多样性分析显示, 鲫的Shannon指数和Simpson指数显著高于鲢(P < 0.05), 表明鲫肠道细菌群落的多样性显著高于鲢(图3c, d), 这也与鲫极强的适应性相符; 而其余组间在丰富度和多样性方面均无显著差异, 说明其他鱼类肠道细菌群落的丰富度和多样性无明显优势。基于Bray-Curtis距离的PCoA分析表明(图3e), 除LY (鲢)组外, 其余5种鱼类的样品均呈现明显的种内聚类趋势。3个主坐标轴对群落差异的解释率分别为27.41%、17.38%和9.74%。PERMANOVA检验进一步证实, 各组鱼类肠道细菌群落结构存在极显著差异(R2 = 0.529, P = 0.001)。
进一步对6种鲤科鱼类肠道细菌中的潜在有益菌和致病菌进行分析, 结果如表3所示。潜在有益菌和致病菌在不同鱼类中的分布存在差异。其中, 鲸杆菌属是丰度最高的潜在益生菌, 且在翘嘴鲌中相对丰度最高, 提示其可能在宿主营养代谢和健康维持中发挥重要作用。相比之下, 弧菌属(Vibrio)和气单胞菌属(Aeromonas)是丰度最高的潜在致病菌, 且在鳙和翘嘴鲌中相对丰度最高, 表明这些鱼类的肠道健康可能需要特别关注, 以防止潜在病原菌的过度增殖对宿主健康造成负面影响。
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