青海沙蜥个性及肠道微生物研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yanhe100
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动物个性(Animal personality)指不随时间而变化的个体间行为差异,并且与不同的情景或环境相关联。动物个性往往与生活史或生理联系在一起解释动物对环境的适应性进化。其中应用最广的理论就是生命节奏综合征(Pace-oflife syndrome,POLS)假说——积极的个体(好斗、勇敢、快速探索、活跃等)相较于不积极的个体有更快速的生长发育速率、更早的繁殖、更高水平的能量代谢以及更短的寿命。然而在生命节奏综合征假说的检验研究中,很少关注高海拔地区的物种。由于高海拔极端环境条件显著影响动物的能量营收,世居高原的动物要在此环境下维持其生命节奏(Pace-of-life,POL),必然会产生一系列的适应性进化。大量研究证明肠道微生物对于动物多项生理功能有重要的调节作用。但是对于肠道微生物与高海拔动物个性的关系探究还鲜有报道,阐明二者关系有利于深入揭示高海拔动物对环境的适应性进化。本研究选取来自青藏高原高海拔(玛多,MD)和低海拔(德令哈,DLH)两个种群的青海沙蜥(Phrynocephalus vlangalii)作为研究对象,通过行为学观察,记录青海沙蜥的四种行为模式,对行为进行一致性差异(个体内的一致性和个体间的差异性)检验以确立个性,并运用行为综合征(Behavioral syndrome)分析不同个性间的相关性;利用主成分分析划分出积极(Pos)与不积极(Shy)应对方式(Coping style)的个体,比较其生长率差异,对POLS假说进行检验;运用16S r RNA高通量测序技术比较不同应对方式的青海沙蜥肠道微生物组成和功能差异,再进一步探讨应对方式与肠道微生物的关系。本文的主要结果为:1、不同海拔种群行为的一致性差异存在差别。青海沙蜥MD种群四种行为均存在一致性差异,即存在勇敢性、探索性、觅食性和活跃性四种个性。但是DLH种群仅有勇敢性存在一致性差异,即DLH种群仅发现勇敢性这一个性。2、不同海拔种群行为综合征存在差别。青海沙蜥DLH种群不存在个性间的相关性,即没有行为综合征。而MD种群存在两种行为综合征,探索性与活跃性正相关,勇敢性与觅食性正相关。3、不同海拔种群应对方式与生理的关系不同。青海沙蜥MD种群应对方式与生长率存在协同变异(Covariation),符合POLS假说;DLH种群应对方式与生理未发现显著关系。4、应对方式与肠道微生物群落组成协同进化。DLH种群Pos组与Shy组之间肠道微生物Alpha多样性存在显著差异,Shy组肠道微生物Shannon和Simpson指数均显著高于Pos组,但是Beta多样性不存在显著差异。MD种群中Pos组与Shy组之间肠道微生物Beta多样性存在显著差异,但是Alpha多样性无显著差异。5、不同海拔种群应对方式与肠道微生物功能的关系不同。KEGG Pathway分析表明,MD种群中应对方式与肠道微生物功能协同进化(Coevolution),Pos组脂质代谢、多糖生物合成和代谢、排泄相关通路及外源物质降解等通路的平均相对丰度显著高于Shy组;DLH种群Pos组与Shy组之间未发现存在显著差异的代谢通路。综上,青海沙蜥MD种群存在四种个性,应对方式与生理协同变异,符合POLS假说。在高海拔能量限制下,积极主动的个体为了维持其快速生长,产生一系列适应性进化。食物获取方面,个性之间相互支持,勇敢性与觅食性正显著相关,更勇敢的个体有更高效的食物获取。食物同化方面,应对方式与肠道微生物形成协同进化关系,积极主动个体内的肠道微生物帮助宿主提高营养物质吸收与同化率。而青海沙蜥DLH种群不存在行为综合征,并且应对方式与生长率、肠道微生物功能间未发现显著相关性,可能是由于其分布区域资源较为丰富,能量选择压力较小。本研究在POLS假说的基础上探究了高海拔动物应对方式与肠道微生物的关系,为变温动物高海拔适应研究提供了新思路。
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