西伯利亚狍(Capreolus pygargus)肠道菌群结构及功能的研究

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肠道微生物与宿主互利共生,相互影响,共同组建宿主体内最复杂最庞大的共生生态系统,时刻影响着宿主的营养和能量摄入以及整体健康状况。西伯利亚狍(Capreolus pygargus)是反刍动物,具有独特的消化特性和微生物群,有助于消化和吸收高纤维的食物。西伯利亚狍被列入《国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录》,是中国东北地区最常见的野生有蹄类物种,是东北虎(Panthera tigris altaica)和东北豹(Panthera pardus orientalis)的主要捕食对象,狍在影响捕食者密度和分布以及维持生态系统平衡方面发挥着重要作用。研究狍的肠菌结构及功能及其圈养种群和野生种群间的差异,详细了解西伯利亚狍与肠道菌群间的共生关系,不仅有利于加强对圈养种群的健康管理,同时能够为促进野外种群健康和恢复提供指导,从而促进东北虎豹等大型食肉动物恢复提供一定的理论依据。本研究利用16S-r RNA高通量测序技术对从圈养种群和野生种群中采集的共28份粪便样品的群落结构和功能进行测序分析,并比较了圈养种群与野生种群肠道菌群的结构差异。结果表明:(1)本研究通过测序得到的原始reads数目共1986306个,质控过滤之后序列平均长度411.76bp,在97%的一致性(Identity)下优化聚类获得OTU共42645条,检出肠道微生物23门48纲76目155科311属。其中优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes);在目水平上,优势菌群为梭菌目(Clostridiales)和拟杆菌目(Bacteroidales)。在属水平上,优势菌群为拟杆菌属(Bacteroides)和Clostridium Xl Va。PICRUSt基因预测表明西伯利亚狍肠道菌群主要的COG功能包括碳水化合物运输和代谢(Carbohydrate transport and metabolism),氨基酸运输与代谢(Amino acid transport and metabolism),翻译、核糖体结构与生物发生(Translation,ribosomal structure and biogenesis),转录(Transcription),复制、重组和修复(Replication,recombination and repair)。(2)对野生种群与圈养种群肠道菌群组成结构的比较结果表明,野生狍种群的肠道微生物多样性高于圈养种群。圈养狍肠道菌群中最主要的组成部分是拟杆菌门,而野生狍中起重要作用的微生物群是厚壁菌门。(3)肠道菌群的功能比较结果显示,在41个二级预测功能中有29个子功能的相对多度在圈养和野生狍之间具有显著差异,其中复制和修复(Replication and Repair),氨基酸代谢(Amino Acid Metabolism),碳水化合物代谢(Carbohydrate Metabolism),多糖的生物合成和代谢(Glycan Biosynthesis and Metabolism)等功能基因在圈养种群中明显高于野生种群。而转录(Transcription),膜运输(Membrane Transport),细胞活性(Cell Motility)等功能基因在野生种群中均偏高。气候、环境以及食性都是影响动物肠道微生物结构及功能的重要因素。人工饲养的标准化管理导致圈养种群处于相对稳定的气候和环境条件下,且食性组成较野生种群更加单一。这些因素的协同效应可能是导致圈养种群肠道菌群多样性下降,功能区别于野外种群的主要原因。如何减少迁地保护对野生动物健康造成的负面影响,也是野生动物保护行业一直在探究的问题。本研究为深入了解狍肠道菌群结构和功能多样性提供了重要的基础数据,有利于狍的生理和健康研究,为圈养狍的繁育和圈养动物的野外再引种奠定了基础。但肠道菌群结构和功能的变化对狍个体和种群健康的影响还需要更加深入的研究。
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