基于高通量检测分析年龄和亲缘关系对圈养大熊猫肠道菌群多样性影响

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanfl1985
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大熊猫肠道菌群的多样性与大熊猫的健康状况息息相关,目前采取人工圈养的方式保护大熊猫但这会影响大熊猫肠道菌群的多样性。一直以来,人们很少关注不同年龄有亲缘关系圈养大熊猫之间的肠道菌群差异。成都大熊猫繁育研究基地(以下简称成都基地)和中国大熊猫保护研究中心(以下简称卧龙基地)的圈养大熊猫数量居世界之首,饲养模式和繁育配种各不相同。本研究利用16S r RNA技术对两个基地不同年龄段有亲缘关系圈养大熊猫的肠道菌群进行对比,评估两个基地圈养大熊猫的健康情况,选择结果较为理想的样品进行宏基因组检测,评估年龄和亲缘关系对肠道菌群的影响,并最终利用传统技术对两个基地圈养大熊猫粪便中优势菌群进行分离鉴定以及耐药性检测。研究结果如下:1.两个基地圈养大熊猫肠道菌群16S r RNA检测分析对两个基地不同年龄段圈养大熊猫肠道菌群差异分析发现,大熊猫肠道菌群主要由常居菌、纤维素降解菌、致病菌和有益菌组成,但不同基地的圈养大熊猫肠道菌群组成情况不同,成都基地大熊猫肠道中纤维素降解菌(Clostridium sensu stricto 1)和有益菌(Veillonella)相对丰度较高且菌群丰度随年龄变化较平缓,卧龙大熊猫肠道中含有大量致病菌(Klebsiella,Streptococcus,Acinetobacter,Plesiomonas)且菌群丰度随年龄变化波动较大。对两个基地有亲缘关系圈养大熊猫肠道菌群差异分析发现,成都基地肠道菌群聚类情况较好的样品间亲缘关系的种类和数量均高于卧龙基地。我们得出以下结论,成都基地大熊猫患细菌性肠道疾病几率低且对环境变化适应性较好,饲养管理模式较为合理,但样品间亲缘关系较近,未来需要改善繁育配种情况。且成都基地样品检测结果较为理想,符合后续实验要求。2.成都基地圈养大熊猫肠道菌群宏基因组检测分析对成都基地不同年龄段圈养大熊猫肠道菌群检测分析发现,随着年龄的增长,肠道中致病菌(Streptococcus gallolyticus)和纤维素降解菌(Clostridium sp.Marseille-P2414)的相对丰度不断增大,其中纤维素降解菌的种类在各个年龄段有差异,益生菌(Lactobacillus murinus,Lactobacillus johnsonii,Pediococcus acidilactici,Bifidobacterium breve)、碳水化合物代谢和氨基酸代谢基因的相对丰度不断减少,免疫系统基因在亚成年组中丰度最低;不同类型的亲缘关系对样品菌群和基因聚类情况的影响不同,其中同胞关系和亲代子代关系的影响较大。我们得出以下结论:1、菌群组成和功能基因分布在每个年龄阶段有鲜明特征,环境因素(生存环境和饮食结构)是主要影响因素;2、为满足自身需求,肠道常居菌在饮食刺激下会产生纤维素降解功能,且Enterobacteriaceae在机体的降解纤维活动中起到调节替补的作用;3、碳水化合物和氨基酸代谢基因丰度随年龄增加而下降的趋势暗示了大熊猫的竹消化能力随年龄增加而降低;4、亚成年熊猫的免疫系统基因丰度最低,处在病原易感阶段;5、亲缘关系中同胞关系和亲代子代关系对大熊猫肠道菌群多样性的影响较大。3.圈养大熊猫粪便中优势菌群的分离鉴定以及耐药性检测根据高通量检测结果,利用传统检测方法对两个基地圈养大熊猫粪便进行优势菌群分离鉴定和耐药性检测发现,从成都基地样品中分离得到58株志贺氏菌,卧龙基地样品中得到28株,结果证实志贺氏菌是圈养大熊猫肠道菌群中的优势菌株。且两个基地分离得到的志贺氏菌均对奥格门汀和头孢唑啉产生较高的耐药性,对丁胺卡那敏感。我们得出以下结论:1、不同来源样品中志贺氏菌的分离率不同,成都基地源菌株分离率高于卧龙基地源,符合两个基地圈养大熊猫肠道菌群的丰度差异情况;2、宿主的用药情况与机体产生耐药性有密切关系,未来在对大熊猫进行治疗时,临床上首选药物建议为丁胺卡那;3、卧龙基地圈养大熊猫耐药情况严重,要定期更换敏感药物。
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