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肠道和皮肤是机体间接或直接接触外界环境的重要器官,分别参与维护机体内/外表面的稳态,保护机体免受外界环境胁迫的侵害。肠道和皮肤上共生着种类繁多的微生物,微生物群落会对宿主的代谢和免疫功能造成显著影响。值得注意的是,微生物群落的组成和结构容易受到环境改变的影响。两栖动物是脊椎动物由水生到陆生生活转变的过渡类群,具有独特的生活史,其胚胎和幼体发育均在水域中进行,对于环境及水质的变化极为敏感。近年来人类活动范围不断扩张,水体环境的污染状况加剧,水生生物的自然栖息地遭到破坏,导致两栖动物个体数量及其多样性急剧下降。重金属镉(Cadmium,Cd)、有机化合物邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(Diethylhexyl phthalate,DEHP)是水环境中两种常见的污染物,其对水生生物及生态环境的影响一直倍受国内外学者的关注。污染水体中的Cd和DEHP具有极强的生理毒性和致癌性,会对机体的生长发育产生不利影响。在水生环境中,Cd和DEHP等环境化合物通常混合存在,污染物的单独暴露实验无法准确地解释共存化合物之间相互作用对两栖动物的影响。因此,研究Cd和DEHP单独/混合暴露对两栖动物的毒理学响应有助于我们更加真实地了解环境中污染物对两栖动物生理功能的影响。本研究以Gosner 38(Gs 38)期中国林蛙(Rana chensinensis)为研究对象,设置对照组、Cd处理组(200 μg/L)、DEHP处理组(4 mg/L)、Cd-DEHP混合暴露处理组(200 μg/LCd+4 mg/LDEHP)四个实验组,探究Cd和DEHP对中国林蛙蝌蚪肠道微生物群落组成、脂肪酸代谢以及皮肤微生物群落组成等指标的影响。研究共分为三部分:第一部分采用16S rRNA基因测序技术对Gs 38期中国林蛙蝌蚪肠道、皮肤微生物群落的相对丰度进行评估,探究中国林蛙蝌蚪肠道和皮肤共生微生物群落组成之间的差异。第二部分通过分析四个实验组形态学指标、肠道组织学切片、肠道菌群组成和结构、脂肪酸代谢基因表达水平的差异,探究Cd和DEHP对中国林蛙蝌蚪肠道及个体健康状况的影响。第三部分通过分析四个实验组皮肤组织学切片、皮肤群落组成和结构的变化,评估Cd和DEHP对皮肤微生物群落稳态和皮肤炎症发生几率的影响。主要的实验结果和结论如下:第一部分:(1)组织学结果显示,中国林蛙蝌蚪肠道和皮肤结构存在差异。α、β多样性分析结果显示,肠道和皮肤微生物群落的组成和结构存在显著差异,且皮肤微生物多样性显著低于肠道,这些差异可能归因于肠道和皮肤机能的不同。(2)对肠道和皮肤微生物群落丰度的差异性分析结果显示,皮肤拟杆菌门的丰度显著高于肠道,而肠道厚壁菌门和放线菌门的丰度显著高于皮肤,这些群落丰度之间的差异与组织器官的结构和功能有关。(3)KEGG功能通路差异结果显示,肠道与皮肤微生物“环境信息处理”、“遗传信息处理”及“新陈代谢”丰度之间存在显著差异。上述差异与蝌蚪不同器官的一系列生长发育机能有关,使其更容易适应外界环境的变化。第二部分:(1)对Cd和DEHP四个处理组的形态学(全长、体长、体重、肠长、肠重)及组织学指标(肠道上皮细胞高度)进行测量,结果显示Cd处理组的形态学、组织学指标均存在显著差异,而Cd-DEHP混合处理组与对照组相似,推测DEHP可以中和Cd诱发的毒理学效应。(2)在门和属水平下,各处理组肠道微生物群落丰度的差异分析结果显示,Cd和DEHP处理会导致微生物群落稳态失调,表现为致病菌(变形菌门)丰度的增加和益生菌(厚壁菌门、疣微菌门)丰度的降低。(3)Tax4Fun功能预测结果显示,Cd和DEHP处理后“脂质代谢”和“免疫疾病”丰度显著增加。(4)此外,脂肪酸代谢相关基因(长链脂肪酸:CLPS、LIPASE等;短链脂肪酸:GPR109A、HDAC1等)表达水平的结果显示,Cd和DEHP处理会导致脂质代谢和丁酸相关基因表达水平显著上调,影响了蝌蚪体内脂质的储存和运输,降低了机体的抗炎能力。第三部分:(1)中国林蛙蝌蚪皮肤组织学分析显示,Cd和DEHP处理后,皮肤上皮细胞高度显著增加,基膜出现明显褶皱且其厚度显著减少。(2)皮肤微生物群落组成分析结果显示,各处理组微生物群落丰富度无显著差异,而DEHP处理后多样性显著增加。在门和属水平下,群落丰度差异分析结果显示,Cd和DEHP处理导致皮肤微生物群落稳态失衡,多个致病菌(变形菌门、梭杆菌门)丰度显著增加。(3)Tax4Fun功能预测结果显示,Cd和DEHP处理后二级通路“细菌感染性疾病”丰度显著增加,提示Cd和DEHP可能会干扰宿主的正常生理状态进而引起多种疾病。综上所述,Cd和DEHP暴露会导致中国林蛙Gs 38期蝌蚪多项生理机能紊乱,主要表现为:对蝌蚪生长发育的抑制、肠道和皮肤组织学损伤、肠道和皮肤微生物群落稳态失衡以及脂肪酸代谢功能受损等。这些机能的紊乱可能会增加中国林蛙蝌蚪患病风险,导致种群数量下降。本研究进一步阐明了中国林蛙蝌蚪的微生物群落组成及其与环境胁迫因子的相互作用,为探究污染水体中两栖动物的发育毒性提供了新思路。这也可能为肠道和皮肤疾病的基础研究方法、中国林蛙的人工培育工程以及两栖动物的保护工作提供科学依据。