太湖湖鲚(Coilia ectenes taihuensis)不同群体肠道菌群群落特征

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zhefen
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太湖湖鲚是太湖定居型鱼类的优势种,肠道菌群在其生长繁殖过程中发挥着重要作用。然而,目前对太湖湖鲚的肠道菌群与性别、发育阶段及地理位置之间的关系知之甚少。为研究不同性别、规格以及太湖不同湖区湖鲚肠道菌群结构的差异,本论文通过采集184尾太湖湖鲚,基于PCR扩增出16S rRNA基因的V4-V5区片段,采用Illumina MiSeq高通量测序平台及生物信息学软件,来探究太湖湖鲚肠道菌群结构特征及其潜在的影响因子。具体研究结果如下:1.太湖湖鲚的肠道菌群结构太湖湖鲚的肠道菌群主要包括26门、62纲和490属。门水平上,变形菌门和厚壁菌门所占比例最高(85%以上),其他丰度大于1%的菌群包括浮霉菌门(Planctomycetes),蓝菌门(Cyanobacteria),柔膜菌门(Tenericutes),放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);纲水平上,主要的优势菌群为γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria,54.25%)和梭菌纲(Clostridia,13.60%);而在属水平占主导地位的是盐单胞菌属(Halomonas,41.40%)。PICRUSt功能预测结果表明太湖湖鲚的肠道微生物功能中参与代谢与调节相关的基因占主导地位,其中主要的代谢通路途径包括膜转运(membrane transport),氨基酸代谢(amino acid metabolism),碳水化合物代谢(carbohydrate metabolism),能量代谢(energy metabolism)和脂代谢(lipid metabolism)等。2.不同性别太湖湖鲚肠道菌群的比较统计分析表明太湖湖鲚的肠道微生物Alpha多样性指数在两种性别间没有显著差异(P>0.05),而PLS-DA判别分析和Lefse分析结果则说明雌雄湖鲚肠道菌群组成在相似性较高的基础上存在20个差异单元,其中梭杆菌门在雄性湖鲚中含量较高,而雌性中DeinococcusThermus相对丰度较高。雌雄太湖湖鲚的肠道样本在第二等级代谢通路子功能上无显著性差异,但在第三等级上有5个代谢通路图具有显著性差异,其中包括蛋白质消化和吸收以及糖生物合成和代谢等。3.不同规格太湖湖鲚肠道菌群的差异研究结果表明小规格湖鲚(S组)多样性高于中等规格湖鲚(P组)和大规格湖鲚(L组),而大规格湖鲚肠道菌群的丰富度则高于其他两组。Beta多样性分析也显示S组与其他两组能够较好的分开,菌群结构分析结果显示变形菌门和柔膜菌门丰度与湖鲚的体型呈负相关,厚壁菌门和蓝菌门丰度与湖鲚体型呈正相关。另外我们还发现在不同规格湖鲚的肠道中存在显著丰度差异的菌群,S、P和L组分别有8、10和4个显著性差异菌群,在门、纲和属三个生物学水平上分别有6、6和3个有显著丰度差异的菌群;大规格湖鲚的肠道中的特征类群主要来自厚壁菌门,以LachnospiraceaeNK4A136group为主,中等规格湖鲚中主要以浮霉菌门的浮霉状菌属和微热菌纲为特征菌群;小规格湖鲚中的差异菌群主要属于变形菌门和柔膜菌门,其中变形菌门以分支杆菌科(Phyllobacteriaceae)和丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)为主,柔膜菌门以柔膜体纲(Mollicutes)为主,并且大规格湖鲚肠道中关于生长代谢的功能基因丰度较小规格高。4.太湖不同湖区湖鲚肠道和水环境微生物的差异不同湖区湖鲚肠道菌群的丰富度和多样性存在差异,表现为东部湖区湖鲚肠道菌群的丰富度低于其他三组,但其肠道菌群多样性显著高于其他三组(P<0.05)。东部湖区肠道样本中γ-变形菌纲占比为40.71%,丰度远低于其他三组,而α-变形菌纲占比高达27.41%,远高于其他三组;Heatmap分析表明西部和南部湖区湖鲚肠道结构较为相似,在属水平,北部湖区组中优势菌群为盐单胞菌属(44.25%)和苍白杆菌属(11.72%),西部和南部湖区组以盐单胞菌属(48.50%)和假单胞菌属(10.49%)为主,微胞藻属在南部组中的丰度最高(6.02%),东部湖区组占主导的属为盐单胞菌属(27.08%)和Clostridiumsensustricto1(15.63%),另外芽孢杆菌属和毗邻单胞菌属在东部湖区组中丰度最高。我们的研究结果还发现水环境样本和肠道样本中一些特定菌群的变化具有一致性,并且这种一致性来自于小规格湖鲚样本。功能预测结果表明东部湖区样本中异生素的生物降解和代谢丰度明显低于其他湖区。
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