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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。 ![]() View image in article
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。
正文中引用本图/表的段落
本研究对6种鲤科鱼类的生长性能、抗氧化能力和食性生态类型与肠道细菌之间的相关性进行了比较分析。在生长性能指标中, RDA分析(图5a)显示生长性能对肠道细菌群落的总解释量为13.39%, 其中肥满度(R2 = 0.731, P = 0.001)、性别(R2 = 0.595, p = 0.002)、年龄(R2 = 0.530, P = 0.003)和脏体比(R2 = 0.453, P = 0.013)依次显著影响肠道微生物群落结构。基于Spearman相关性分析的热图(图5c)进一步揭示了不同细菌与生长性能指标间的相关性存在显著差异。具体而言, 在属水平上鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)与脏体比呈显著正相关, 蓝细菌目下未分类的属水平类群(unclassified_ Cyanobacteriales)和不动杆菌属(Acinetobacter)与性别呈显著正相关, 噬冷菌属(Algoriphagus)与年龄呈显著负相关。在抗氧化指标方面, RDA分析(图5b)显示氧化指标对肠道细菌群落的总解释量为13.83%, DPPH (R2 = 0.700, P = 0.001)、H2O2 (R2 = 0.690, P = 0.001)和T-AOC (R2 = 0.220, P = 0.132)依次对肠道微生物群落结构产生影响, 基于Spearman相关性分析的热图(图5d)表明不同微生物与氧化指标的相关性存在显著差异。在属水平上, 弧菌属、气单胞菌属和邻单胞菌属与T-AOC氧化指标呈显著正相关, 厌氧绳菌科下未分类的属水平类群(unclassified_Anaerolineaceae)、热链菌目下未分类的属水平类群(unclassified_Ardenticatenales)和脱硫杆菌属(Desulfobacca)与T-AOC氧化指标呈显著负相关, 双色藻属菌株PCC 6307 (Cyanobium_ PCC_6307)、属水平分类单元LD29和微红菌属与DPPH氧化指标呈显著正相关, 蓝细菌目下未分类的属水平类群(unclassified_Cyanobacteriales)与H2O2氧化指标呈显著正相关。在食性生态类型研究中, LEfSe分析(LDA > 3.0)共鉴定出6个差异菌属(附录3)。其中, 杂食性鱼类肠道中优势菌属为绿弯菌门下未分类的属水平类群(unclassified_ CYYoroflexi)、候选竞争杆状菌(Candidatus_ Competibacter)和微杆菌科下未分类的属水平类群(unclassified_Microbacteriaceae); 滤食性鱼类以未分类属WX65 (unclassified_WX65)为特征菌属; 草食性鱼类则特异性富集海居菌属(Marivivens)和不动杆菌属。
本文的其它图/表
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