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近年来，随着动物消化系统微生物菌群结构研究的深入，宿主及其消化系统内微生物菌群间协同进化关系正逐步被认知。鹿科动物胃内微生物菌群结构在与其长期协同进化过程中，不断影响其采食行为与食物结构，促使鹿科动物形成了可分解高纤维物质的消化系统，进化出具有特殊膨大的腔体器官和独特的生理结构，来满足复杂的微生物所需的生长环境。但其4个胃内微生物菌群结构及其相互间互作关系与功能，以及差异性是否可以反映出鹿种间系统发育关系仍不清楚。
本研究采用高通量测序技术与组织学分析等，对梅花鹿、马鹿、驯鹿、白唇鹿、狍五种鹿科动物的瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃内的微生物菌群进行测序，以探索:1）对五种鹿科动物4个胃内细菌、古菌、真菌三大微生物菌群组成结构全面解析，澄清各胃内微生物菌群组成结构。2）通过对比五种鹿科动物胃内微生物菌群差异，尝试探索鹿种耐高海拔或耐寒适应性与胃内微生物菌群关系。3）对比不同鹿种各胃内微生物菌群差异，尝试解析其功能，通过代谢通路功能预测，探究微生物菌群在不同鹿胃内参与分解代谢过程中的功能差异性。4）尝试通过解析胃内微生物菌群差异，探究其与鹿种间系统发育的关系。研究结果表明:
1、细菌
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内细菌共发现21个门，分别隶属于17、18、20、19、15个门，且厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌门。除优势菌门外，五种鹿4个胃中，梅花鹿皱胃的放线菌门(Actinobacteria)丰度占比高达23.47％，远高于其他胃，同时也远高于其他鹿;瓣胃、皱胃的变形菌门(Proteobacteria)丰度占比(1.56％、3.84％)高于瘤胃和网胃(0.29％、0.4％);驯鹿皱胃的变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、柔型菌门(Tenericutes)丰度占比分别是10.17％、6.51％、1.4％，均高于其他胃，其中柔型菌门(Tenericutes)丰度占比为五种鹿最高，瓣胃的TM7丰度占比仅0.73％，低于其他胃;白唇鹿皱胃的放线菌门丰度占比高达11.95％，而其他胃均低于1％，各胃内TM7丰度占比依次增加至皱胃最高(1.83％)，瘤胃和网胃的SRI丰度占比分别为1.78％和1.76％高于瓣胃和皱胃;马鹿皱胃的变形菌门丰度占比最高(12.26％)、瓣胃中次之(3.86％)，放线菌门丰度占比(12.05％)也高于其他胃;狍除优势菌门和皱胃内的变形菌门（丰度占比1.21％）外，其他菌门在各胃中的丰度占比均较低。
厚壁菌门与拟杆菌门在不同鹿种各胃内的丰度占比比例(F/B)分析结果显示，驯鹿、白唇鹿和狍的F/B远高于梅花鹿、马鹿，这意味着梅花鹿和马鹿机体沉积脂肪的能力低于驯鹿、白唇鹿和狍，而在植物中获得多糖的能力高于驯鹿、白唇鹿和狍。白唇鹿和驯鹿F/B比值高于其他鹿，可能是白唇鹿适应高海拔和驯鹿适应低温环境的原因之一。
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内细菌的属水平上共注释到172个属，其中平均丰度占比高于1％有13个属，平均丰度占比高于0.1％的有58个属;按丰度占比高低，依次为普雷沃菌属(Prevotella，丰度占比l0.10％)、琥珀酸菌属(Succiniclasticum，丰度占比3.40％)、瘤胃球菌属(Ruminococcus，丰度占比3.00％)、粪球菌属(Coprococcus，丰度占比1.50％)、丁酸弧菌属(Butyrivibrio，丰度占比1.20％)。梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内的特有菌属分别是5、6、3、4、10个。梅花鹿、驯鹿胃内细菌多样性和丰度最高，马鹿最低。狍的细菌菌群结构与其他鹿种相差最远，驯鹿次远，马鹿与白唇鹿最为相似。梅花鹿瘤胃、网胃中菌群多样性和丰度高于其他鹿种;白唇鹿和梅花鹿瓣胃中多样性最高;狍皱胃中多样性最高。
本研究发现瘤胃、网胃、瓣胃的细菌菌群组成结构相似，且细菌丰度和多样性高于皱胃，这意味着瘤胃、网胃、瓣胃的结构可能更适宜菌群生长。本研究在驯鹿胃内并未发现己报道的北极地区驯鹿胃内可分解地衣中毒性松萝酸的菌群，这表明我国驯鹿胃内分解地衣松萝酸的微生物菌群与北极地区驯鹿存在差异。
2、古菌
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内古菌共发现2个门，在五种鹿胃内均有发现;广古菌门(Euryarchaeota)在五种鹿胃内丰度占比均高达99％，为绝对优势菌门。梅花鹿皱胃的泉古菌门（Crenarchaeota，丰度占比为0.2％），高于其他鹿。
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内古菌的属水平上共注释到49个属，其中平均丰度占比高于1％有4个属。甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)丰度占比最高，为绝对优势属，平均丰度占比超过93％;其在马鹿4个胃的平均丰度占比最高，为98.51％;在驯鹿胃的丰度占比97.3g％，白唇鹿胃的丰度占比96.94％，梅花鹿胃的丰度占比96.8％;狍胃的丰度占比最低，仅为79.30％。其余丰度占比超过1％的菌属有:驯鹿、白唇鹿和马鹿胃内发现的甲烷盘菌属(Methanoplanus)，且其仅在马鹿皱胃中丰度占比超过1％，为1.41％;马鹿网胃的甲烷微球菌属(Methanimicrococcus，丰度占比1.44％)，在狍胃内未发现;狍胃的甲烷球形菌属(Methanosphaera)在瘤胃、网胃的丰度占比最高(丰度占比32.74％、24.85％)。
胃内古菌菌群丰度和多样性对比发现，白唇鹿高于梅花鹿、驯鹿、马鹿，并明显高于狍。狍胃内古菌菌群结构与其他四种鹿相差最远，驯鹿次远，梅花鹿与白唇鹿最为相似。
除梅花鹿皱胃中古菌菌群多样性略高于白唇鹿外，白唇鹿4个胃内古菌菌群丰度和多样性均高于其他鹿种。狍的4个胃内古菌菌群丰度和多样性均低于其他鹿种。这表示在产甲烷方面狍甲烷产量最小，白唇鹿最高。而五种鹿中狍胃体积最小，这进一步印证了甲烷产量可能与反刍动物胃体积有关的观点。对共有OTU的分析得出鹿科动物大部分产甲烷古菌在网胃中丰度占比最高，印证了鹿科动物甲烷主要在网胃中产生的观点
3、真菌
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内真菌共发现15个门，分别隶属于10、10、9、11、11个门。子囊菌门(Ascomycota)为绝对优势菌门。胃内其他丰度占比高于1％的菌门有14个，担子菌门(Basidiomycota)在梅花鹿瓣胃、驯鹿网胃、白唇鹿皱胃、马鹿瓣胃、狍皱胃内丰度占比最高（丰度占比分别为5.97％、6.39％、2.96％、10.54％、4.14％）:驯鹿网胃的毛霉门(Mucoromycota)丰度占比超过1％为1.2g％。其他低于1％的菌门中，Aphelidiomycota是驯鹿瘤胃内特有菌。蛙粪霉门(Basidiobolomycota)、梳霉门(Kickxellomycota)分别是马鹿瘤胃和皱胃内特有菌门;芽枝霉门(Blastocladiomycota)仅在梅花鹿皱胃和狍瘤胃内被发现;根肿黑粉菌门(Entorrhizomycota)、捕虫霉门(Zoopagomycota)分别是狍瘤胃和网胃的特有菌门;壶菌门(Chytridiomycota)在梅花鹿和驯鹿的胃内平均丰度占比高于其他鹿;球囊菌门(Glomeromycota)在梅花鹿4个胃内均匀分布，且平均丰度占比高于其他鹿;球囊菌门(Glomeromycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、油壶菌门(Olpidiomycota)、隐真菌门(Rozellomycota)在本研究的五种鹿的4个胃内均有分布，且丰度占比均匀。
虽然子囊菌门和担子菌门是鹿科动物胃内优势菌门，但本研究中五种鹿科动物胃内真菌菌群结构组成上差异较大。不同鹿种因所在地域不同，为适应长期生长环境而演化产生不同的胃内菌群结构，我们的研究认为，真菌菌群组成结构受到生境适应性的影响可能最为明显。
4、KEGG代谢通路
胃内微生物菌群代谢通路中细菌菌群氨基酸代谢通路和碳水化合物代谢通路丰度最高;古菌菌群在碳水化合物代谢通路中丰度最高，其次为氨基酸代谢通路;真菌菌群生物合成一级通路中脂肪酸和脂质的生物合成通路明显高于其他通路。该现象表明在食物代谢过程中，真菌更多的参与脂肪酸和脂类代谢，细菌和古菌更多的参与氨基酸和碳水化合物代谢。此外，挥发性脂肪酸可调控前胃（包括瘤胃、网胃、瓣胃）上皮细胞生长。本研究发现鹿科动物前胃上皮细胞生长主要受普雷沃氏菌属、琥珀酸菌属、瘤胃球菌属、丁酸弧菌属、梭状杆菌属通过代谢途径产生挥发性脂肪酸调控。
5、协同进化
结合不同鹿胃内细菌菌群、古菌菌群和真菌菌群的差异性比对研究，发现真菌菌群结构在五种鹿科动物胃内均具有明显差异，但其结构组成受生长环境适应性影响最为明显。而细菌和古菌在菌群结构和代谢通路功能基因方面，狍对比其他四种鹿均表现出极大的差异性。除狍外，驯鹿差异略大于其他三种鹿科动物;梅花鹿、马鹿和白唇鹿在细菌和古菌菌群结构和代谢通路的功能基因方面相似度较高。细菌与古菌菌群结构的差异程度与五种鹿科动物在属等级划分上呈现明显的对应性，其差异性可反映出鹿科动物属间的系统发育关系，也佐证了细菌与古菌菌群结构与鹿科动物之间协同进化密切相关。
本研究采用高通量测序技术与组织学分析等，对梅花鹿、马鹿、驯鹿、白唇鹿、狍五种鹿科动物的瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃内的微生物菌群进行测序，以探索:1）对五种鹿科动物4个胃内细菌、古菌、真菌三大微生物菌群组成结构全面解析，澄清各胃内微生物菌群组成结构。2）通过对比五种鹿科动物胃内微生物菌群差异，尝试探索鹿种耐高海拔或耐寒适应性与胃内微生物菌群关系。3）对比不同鹿种各胃内微生物菌群差异，尝试解析其功能，通过代谢通路功能预测，探究微生物菌群在不同鹿胃内参与分解代谢过程中的功能差异性。4）尝试通过解析胃内微生物菌群差异，探究其与鹿种间系统发育的关系。研究结果表明:
1、细菌
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内细菌共发现21个门，分别隶属于17、18、20、19、15个门，且厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌门。除优势菌门外，五种鹿4个胃中，梅花鹿皱胃的放线菌门(Actinobacteria)丰度占比高达23.47％，远高于其他胃，同时也远高于其他鹿;瓣胃、皱胃的变形菌门(Proteobacteria)丰度占比(1.56％、3.84％)高于瘤胃和网胃(0.29％、0.4％);驯鹿皱胃的变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、柔型菌门(Tenericutes)丰度占比分别是10.17％、6.51％、1.4％，均高于其他胃，其中柔型菌门(Tenericutes)丰度占比为五种鹿最高，瓣胃的TM7丰度占比仅0.73％，低于其他胃;白唇鹿皱胃的放线菌门丰度占比高达11.95％，而其他胃均低于1％，各胃内TM7丰度占比依次增加至皱胃最高(1.83％)，瘤胃和网胃的SRI丰度占比分别为1.78％和1.76％高于瓣胃和皱胃;马鹿皱胃的变形菌门丰度占比最高(12.26％)、瓣胃中次之(3.86％)，放线菌门丰度占比(12.05％)也高于其他胃;狍除优势菌门和皱胃内的变形菌门（丰度占比1.21％）外，其他菌门在各胃中的丰度占比均较低。
厚壁菌门与拟杆菌门在不同鹿种各胃内的丰度占比比例(F/B)分析结果显示，驯鹿、白唇鹿和狍的F/B远高于梅花鹿、马鹿，这意味着梅花鹿和马鹿机体沉积脂肪的能力低于驯鹿、白唇鹿和狍，而在植物中获得多糖的能力高于驯鹿、白唇鹿和狍。白唇鹿和驯鹿F/B比值高于其他鹿，可能是白唇鹿适应高海拔和驯鹿适应低温环境的原因之一。
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内细菌的属水平上共注释到172个属，其中平均丰度占比高于1％有13个属，平均丰度占比高于0.1％的有58个属;按丰度占比高低，依次为普雷沃菌属(Prevotella，丰度占比l0.10％)、琥珀酸菌属(Succiniclasticum，丰度占比3.40％)、瘤胃球菌属(Ruminococcus，丰度占比3.00％)、粪球菌属(Coprococcus，丰度占比1.50％)、丁酸弧菌属(Butyrivibrio，丰度占比1.20％)。梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内的特有菌属分别是5、6、3、4、10个。梅花鹿、驯鹿胃内细菌多样性和丰度最高，马鹿最低。狍的细菌菌群结构与其他鹿种相差最远，驯鹿次远，马鹿与白唇鹿最为相似。梅花鹿瘤胃、网胃中菌群多样性和丰度高于其他鹿种;白唇鹿和梅花鹿瓣胃中多样性最高;狍皱胃中多样性最高。
本研究发现瘤胃、网胃、瓣胃的细菌菌群组成结构相似，且细菌丰度和多样性高于皱胃，这意味着瘤胃、网胃、瓣胃的结构可能更适宜菌群生长。本研究在驯鹿胃内并未发现己报道的北极地区驯鹿胃内可分解地衣中毒性松萝酸的菌群，这表明我国驯鹿胃内分解地衣松萝酸的微生物菌群与北极地区驯鹿存在差异。
2、古菌
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内古菌共发现2个门，在五种鹿胃内均有发现;广古菌门(Euryarchaeota)在五种鹿胃内丰度占比均高达99％，为绝对优势菌门。梅花鹿皱胃的泉古菌门（Crenarchaeota，丰度占比为0.2％），高于其他鹿。
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内古菌的属水平上共注释到49个属，其中平均丰度占比高于1％有4个属。甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)丰度占比最高，为绝对优势属，平均丰度占比超过93％;其在马鹿4个胃的平均丰度占比最高，为98.51％;在驯鹿胃的丰度占比97.3g％，白唇鹿胃的丰度占比96.94％，梅花鹿胃的丰度占比96.8％;狍胃的丰度占比最低，仅为79.30％。其余丰度占比超过1％的菌属有:驯鹿、白唇鹿和马鹿胃内发现的甲烷盘菌属(Methanoplanus)，且其仅在马鹿皱胃中丰度占比超过1％，为1.41％;马鹿网胃的甲烷微球菌属(Methanimicrococcus，丰度占比1.44％)，在狍胃内未发现;狍胃的甲烷球形菌属(Methanosphaera)在瘤胃、网胃的丰度占比最高(丰度占比32.74％、24.85％)。
胃内古菌菌群丰度和多样性对比发现，白唇鹿高于梅花鹿、驯鹿、马鹿，并明显高于狍。狍胃内古菌菌群结构与其他四种鹿相差最远，驯鹿次远，梅花鹿与白唇鹿最为相似。
除梅花鹿皱胃中古菌菌群多样性略高于白唇鹿外，白唇鹿4个胃内古菌菌群丰度和多样性均高于其他鹿种。狍的4个胃内古菌菌群丰度和多样性均低于其他鹿种。这表示在产甲烷方面狍甲烷产量最小，白唇鹿最高。而五种鹿中狍胃体积最小，这进一步印证了甲烷产量可能与反刍动物胃体积有关的观点。对共有OTU的分析得出鹿科动物大部分产甲烷古菌在网胃中丰度占比最高，印证了鹿科动物甲烷主要在网胃中产生的观点
3、真菌
梅花鹿、驯鹿、白唇鹿、马鹿、狍胃内真菌共发现15个门，分别隶属于10、10、9、11、11个门。子囊菌门(Ascomycota)为绝对优势菌门。胃内其他丰度占比高于1％的菌门有14个，担子菌门(Basidiomycota)在梅花鹿瓣胃、驯鹿网胃、白唇鹿皱胃、马鹿瓣胃、狍皱胃内丰度占比最高（丰度占比分别为5.97％、6.39％、2.96％、10.54％、4.14％）:驯鹿网胃的毛霉门(Mucoromycota)丰度占比超过1％为1.2g％。其他低于1％的菌门中，Aphelidiomycota是驯鹿瘤胃内特有菌。蛙粪霉门(Basidiobolomycota)、梳霉门(Kickxellomycota)分别是马鹿瘤胃和皱胃内特有菌门;芽枝霉门(Blastocladiomycota)仅在梅花鹿皱胃和狍瘤胃内被发现;根肿黑粉菌门(Entorrhizomycota)、捕虫霉门(Zoopagomycota)分别是狍瘤胃和网胃的特有菌门;壶菌门(Chytridiomycota)在梅花鹿和驯鹿的胃内平均丰度占比高于其他鹿;球囊菌门(Glomeromycota)在梅花鹿4个胃内均匀分布，且平均丰度占比高于其他鹿;球囊菌门(Glomeromycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、油壶菌门(Olpidiomycota)、隐真菌门(Rozellomycota)在本研究的五种鹿的4个胃内均有分布，且丰度占比均匀。
虽然子囊菌门和担子菌门是鹿科动物胃内优势菌门，但本研究中五种鹿科动物胃内真菌菌群结构组成上差异较大。不同鹿种因所在地域不同，为适应长期生长环境而演化产生不同的胃内菌群结构，我们的研究认为，真菌菌群组成结构受到生境适应性的影响可能最为明显。
4、KEGG代谢通路
胃内微生物菌群代谢通路中细菌菌群氨基酸代谢通路和碳水化合物代谢通路丰度最高;古菌菌群在碳水化合物代谢通路中丰度最高，其次为氨基酸代谢通路;真菌菌群生物合成一级通路中脂肪酸和脂质的生物合成通路明显高于其他通路。该现象表明在食物代谢过程中，真菌更多的参与脂肪酸和脂类代谢，细菌和古菌更多的参与氨基酸和碳水化合物代谢。此外，挥发性脂肪酸可调控前胃（包括瘤胃、网胃、瓣胃）上皮细胞生长。本研究发现鹿科动物前胃上皮细胞生长主要受普雷沃氏菌属、琥珀酸菌属、瘤胃球菌属、丁酸弧菌属、梭状杆菌属通过代谢途径产生挥发性脂肪酸调控。
5、协同进化
结合不同鹿胃内细菌菌群、古菌菌群和真菌菌群的差异性比对研究，发现真菌菌群结构在五种鹿科动物胃内均具有明显差异，但其结构组成受生长环境适应性影响最为明显。而细菌和古菌在菌群结构和代谢通路功能基因方面，狍对比其他四种鹿均表现出极大的差异性。除狍外，驯鹿差异略大于其他三种鹿科动物;梅花鹿、马鹿和白唇鹿在细菌和古菌菌群结构和代谢通路的功能基因方面相似度较高。细菌与古菌菌群结构的差异程度与五种鹿科动物在属等级划分上呈现明显的对应性，其差异性可反映出鹿科动物属间的系统发育关系，也佐证了细菌与古菌菌群结构与鹿科动物之间协同进化密切相关。