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经过数百万年的协同进化,水产动物体内的共生微生物已经成为宿主不可或缺的一部分,并在宿主的营养、疾病发生、免疫及发育中发挥着重要作用。了解这些部位的共生菌群在不同健康状态下的特征,有助于鉴别健康和患病的特异性细菌、监测宿主健康状况、了解发病机理和筛选有效益生菌。当前,对于水产动物患病后共生菌群特征的研究较少,其在宿主患病状态下的组成、结构和功能亦不清楚。本文以中华绒螯蟹和黄颡鱼为对象,基于16S rRNA基因的高通量技术深入分析,对比中华绒螯蟹鳃、肠道、血淋巴、肝胰腺及黄颡鱼肠道在健康和患病状态下共生菌群的组成、结构、预测功能的差异,并且对中华绒螯蟹肝胰腺进行蛋白质组学分析。论文主要研究结果如下:1.健康中华绒螯蟹血淋巴、肝胰腺及肠道共生菌群特征的研究:健康状态下血淋巴和肝胰腺中细菌群落多样性没有显著差异(p>0.05),但均显著高于肠道,三个部位间菌群结构均存在显著差异(p<0.05)。血淋巴和肝胰腺在菌群组成和预测功能上均无显著差异(p>0.05),但都与肠道菌群存在显著差异(p<0.05)。三个部位优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)和酸杆菌门(Acidobacteriota)。血淋巴菌群在属水平分布较为均匀,相对丰度均低于5%;肝胰腺中以Candidatus Hepatoplasma,希瓦氏菌属(Shewanella)和气单胞菌属(Aeromonas)为主;肠道中Candidatus Bacilloplasma,紫单胞菌科(Dysgonomonas)和迷迭香属(Roseimarinus)相对丰度较高。相对于肠道和肝胰腺,血淋巴菌群组成不同个体间的差异更小,主要体现在主要细菌类群的丰度更加均匀,变异系数更小,共有菌属比例更高。所有12个样品三个解剖部位共有的菌属有177个,主要是Candidatus Hepatoplasma、unclassified Alphaproteobacteria和不动杆菌属(Acinetobacter)。菌群相互作用网络分析结果显示,血淋巴菌群间相互作用网络最复杂、肝胰腺次之、肠道最简单。菌群功能预测结果显示,在血淋巴中异生物质的生物降解和代谢、能量代谢、萜类和多酮类代谢等功能显著富集,肝胰腺中卟啉和叶绿素代谢显著富集,肠道中环境信息处理、聚糖生物合成代谢、人类疾病和细菌性传染病等功能富集显著。2.患“水瘪子”病中华绒螯蟹鳃和肝胰腺菌群及肝胰腺蛋白质表达特征的研究:患病后肝胰腺和鳃的菌群结构与健康蟹相比均存在显著差异(p<0.05),但多样性无显著差异(p>0.05)。患病蟹鳃和肝胰腺中变形菌门都显著增加,厚壁菌门都显著减少。进一步分析发现,与健康蟹相比患病蟹肝胰腺中22个微生物OTUs有显著改变,其中螺原体属(Spiroplasma)显著减少,假单胞菌属(Pseudomonas)显著增加;肠道中8个微生物OTUs有显著改变,其中螺原体属(Spiroplasma)显著减少,太平洋单胞菌属(Albimonas)显著增加。此外,健康蟹与患病蟹肝胰腺共有29个差异表达蛋白,其中6个上调,23个下调。差异表达蛋白注释结果显示肝胰腺中与代谢和免疫功能相关的蛋白质表达量下调。假单胞菌属(Pseudomonas)、布鲁氏菌属(Brucella)、短波单胞菌属(Brevundimonas)、弧菌属(Vibrionimonas)和寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)等潜在致病菌与大多数差异表达蛋白成负相关。3.患“牛奶病”中华绒螯蟹消化系统共生菌群组成、结构及预测功能特征的研究:患病后肝胰腺和鳃的菌群结构与健康蟹相比均存在显著差异(p<0.05),但多样性无显著差异(p>0.05)。在门水平菌群组成上,与健康组相比患病组肝胰腺中厚壁菌门(Firmicutes)显著增加,变形菌门(Proteobacteria)显著减少,肠道中厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota)显著减少,变形菌门(Proteobacteria)显著增加。属水平菌群组成上,与健康组相比患病组肝胰腺中无色杆菌属(Achromobacter)和地杆菌属(Pedobacter)显著减少,Candidatus Bacilloplasma显著增加,肠道中ZOR0006和Candidatus Bacilloplasma显著减少。菌群相互作用网络结果显示,与健康组相比患病组消化系统菌群相互作用网络中菌群负相关显著增加(p<0.05)。进一步的菌群功能预测结果显示,与健康蟹相比患病蟹肝胰腺菌群与代谢和免疫相关的功能丰度显著降低,而与修复相关的功能丰度显著增加;患病蟹肠道菌群与辅助因子和维生素、次级生物代谢相关的功能丰度显著减少,而在异生物质的生物降解代谢、信号转导和癌症概况等功能显著富集。4.感染鲶爱德华氏菌(Edwardsiella ictaluri)后黄颡鱼肠道菌群特征研究:患病黄颡鱼肠道微生物的丰富度和多样性显著低于健康黄颡鱼,菌群结构也发生显著改变(p<0.05)。感染鲶爱德华氏菌后,黄颡鱼肠道微生物的组成和预测功能发生了巨大的变化。在健康黄颡鱼肠道中梭杆菌门(Fusobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)是主要的菌门,而在病鱼肠道中变形菌门(Proteobacteria)占据主导地位。在属水平,健康黄颡鱼肠道中以鲸杆菌属(Cetobacterium)、邻单胞菌属(Plesiomonas)和Romboutsia为主,而患病黄颡鱼肠道中则是爱德华氏菌占据主导,相对丰度达到99.22%±0.85%。从患病黄颡鱼肝脏中分离出的鲶爱德华氏菌序列与肠道中爱德华氏菌序列一致。此外,Bug Base表型预测结果显示患病黄颡鱼肠道中厌氧菌和革兰氏阳性菌显著减少,细菌致病性、生物膜形成能力以及可移动原件丰度增加。进一步的菌群功能预测结果显示,患病黄颡鱼肠道中共生菌群在消化、免疫和代谢等方面的功能丰度显著下降,