李清月, 龔治忠, 馮佳慧, 劉剛

升金湖和菜子湖越冬白額雁腸道寄生線蟲多樣性研究

李清月, 龔治忠, 馮佳慧, 劉剛*

安徽醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 合肥 230032

腸道寄生蟲是鳥類中常見的病原體之一, 可以傳播給人類及其他動(dòng)物, 引起嚴(yán)重的人禽共患病。通過采集菜子湖和升金湖60份越冬白額雁糞便樣本, 以腸道寄生線蟲特異引物作為標(biāo)記基因進(jìn)行高通量測(cè)序, 分析兩個(gè)湖泊越冬白額雁的腸道寄生線蟲感染種類、多樣性及其群落組成結(jié)構(gòu)。將3299430條reads歸屬為腸道寄生線蟲門, 共定義3249個(gè)腸道寄生線蟲的OTUs, 鑒定到4個(gè)目, 91屬和191種; 4個(gè)目分別為小桿目(Rhabditida)(62.12 %)、墊刃目(Tylenchida)(32.20%)、疏毛目(Araeolaimida)(3.40%)和單宮目(Monhysterida)(2.27%), 其中小桿目為優(yōu)勢(shì)物種。Shannon-wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)顯示, 菜子湖越冬白額雁的腸道寄生線蟲alpha多樣性高于升金湖越冬白額雁, 而差異性不顯著, PCA聚類分析表明, 兩個(gè)湖泊中越冬白額雁腸道寄生線蟲群落的組成結(jié)構(gòu)相似。系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系顯示, 樣品與湖泊匹配度不高, 部分樣品分布不均勻。升金湖和菜子湖越冬白額雁的腸道寄生線蟲群落群落結(jié)構(gòu)相似, 可能是由于食物來源相似、食性相似、棲息地環(huán)境類似等因素引起寄生蟲間的交叉?zhèn)鞑ヅc感染導(dǎo)致。通過本研究，初步掌握升金湖和菜子湖越冬白額雁的腸道寄生線蟲感染現(xiàn)狀, 為進(jìn)一步探討越冬白額雁的寄生蟲流行病學(xué)研究積累基礎(chǔ)資料。

腸道寄生線蟲; 白額雁; 多樣性

0 前言

鳥類是許多疾病的宿主和傳播媒介, 攜帶多種病毒、細(xì)菌和寄生蟲等病原體, 可以傳播給其他動(dòng)物甚至人類, 引起嚴(yán)重的人禽共患病, 由于具有極強(qiáng)的擴(kuò)散能力和廣泛的分布范圍, 鳥類為疾病的傳播帶來了潛在風(fēng)險(xiǎn)[1-3]。腸道寄生蟲是鳥類中最常見、對(duì)其威脅最為明顯的病原體之一, 腸道寄生蟲能夠增加鳥類種群的死亡率, 降低出生率, 進(jìn)而調(diào)節(jié)鳥類的種群數(shù)量[1-2,4-6]。野生鳥類在遷徙過程中接觸不同生境和中間媒介, 促使寄生蟲傳染給新的個(gè)體, 并傳播到新的地區(qū), 使寄生蟲的傳播途徑更加多元化和復(fù)雜化。野生鳥類作為寄生蟲的傳播媒介, 為寄生蟲的傳播提供了極大的便利, 為跨區(qū)域人禽共患病的傳播埋下隱患。

研究表明, 雁形目等長(zhǎng)距離遷徙的水鳥攜帶大量球蟲、線蟲、吸蟲和絳蟲等腸道寄生蟲感染, 其中線蟲是鳥類攜帶的腸道寄生蟲中最常見的病原體之一[5,7]。然而, 目前對(duì)鳥類腸道寄生線蟲的研究仍然落后于其他脊椎動(dòng)物腸道寄生蟲和微生物[8-9]。近年來, 對(duì)鳥類腸道寄生蟲的研究主要集中在珍稀鳥類如鶴類, 目前有研究發(fā)現(xiàn)沙丘鶴()、灰鶴()和白頭鶴()易感染艾美爾球蟲()、禽蛔蟲()、前盲囊線蟲(Porrocaecum)、四棱線蟲()等腸道寄生蟲[5,10]; 黑鸛()感染呵欠鳥凱塞瑪吸蟲()等寄生蟲[11]; 而丹頂鶴()和東方白鸛()則普遍感染棘口吸蟲()等寄生蟲[12-13]; 也有學(xué)者在野生鴻雁()糞便中檢出隱孢子蟲(), 初步鑒定為貝氏隱孢子蟲()[14], 然而人們對(duì)腸道寄生線蟲的流行病學(xué)了解甚少[5,15]。一直以來, 腸道寄生線蟲與野生候鳥以及人禽共患病的等公共衛(wèi)生問題息息相關(guān), 對(duì)宿主的健康起著至關(guān)重要的作用, 在過去的二十年中, 腸道寄生線蟲引起的健康問題如導(dǎo)致人類和動(dòng)物嚴(yán)重腹瀉現(xiàn)象, 已受到世界衛(wèi)生組織的高度重視[3,16]。

菜子湖(30.75°—30.97°N, 117.00°—117.15°E)和升金湖(30.25°—30.50°N, 116.92°—117.25°E)及其密切相聯(lián)的江河共同構(gòu)成的江湖復(fù)合濕地生態(tài)系統(tǒng), 蘊(yùn)藏著豐富的水生資源, 是長(zhǎng)江中下游沿江重要的濕地, 也是東亞-澳大利亞遷徙水鳥的重要遷徙停歇地和越冬地[17-18]。季節(jié)性的水位變化為大量水鳥提供了充足的活動(dòng)空間和食物, 其中包括雁形目(Anseriformes)中的小天鵝()、白額雁)、鴻雁()、小白額雁()、豆雁()和灰雁()等常見的越冬遷徙水鳥[17-19]。白額雁作為長(zhǎng)距離遷徙的水鳥, 是重要的濕地指示物種(IUCN, 2019), 由于其強(qiáng)大的飛行能力和廣泛的地理分布, 在傳播寄生蟲病、皰疹病毒和禽流感等傳染病中扮演重要角色[20-22]。近年來, 隨著鳥類腸道寄生蟲研究的不斷深入, 白額雁腸道寄生線蟲已成為公共衛(wèi)生和鳥類學(xué)的重要研究課題[23]。本研究使用高通量技術(shù)平臺(tái)對(duì)白額雁腸道線蟲進(jìn)行測(cè)序, 由此鑒定菜子湖和升金湖越冬白額雁腸道寄生線蟲的感染種類, 并結(jié)合生物信息學(xué)技術(shù)分析兩個(gè)湖泊之間的腸道線蟲的豐富度及其多樣性, 揭示白額雁腸道線蟲多樣性機(jī)制, 確定影響白額雁腸道線蟲種類組成的驅(qū)動(dòng)因素, 探討越冬白額雁腸道線蟲與外界環(huán)境之間的關(guān)系, 為更深層次研究越冬白額雁的寄生蟲流行病學(xué)奠定了一定的基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 樣品的采集與保存

2018年12月, 從菜子湖的梅花大圩村和于家嘴村以及升金湖的楊峨頭村和王壩村分別采集越冬白額雁的糞便樣本共60份。在采集糞便之前, 用雙筒望遠(yuǎn)鏡觀察覓食雁群至少1小時(shí), 確定周圍沒有其他鳥群活動(dòng), 或與其他集群有明顯的障礙物(如田埂、河溝等)間隔后方能采集, 等到白額雁取食結(jié)束后, 根據(jù)白額雁留下的足跡或覓食坑, 確定為白額雁覓食地點(diǎn), 采樣時(shí)佩戴一次性PE手套, 仔細(xì)辨別并采集新鮮糞便樣本, 每采集一份更換一次手套, 采集后迅速將樣品放入無菌20 mL樣品收集管中, 并做好標(biāo)簽, 放于冰上運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室后置-80℃超低溫冰箱冷凍保存。

1.2 鳥類物種鑒定、DNA提取和PCR 擴(kuò)增

采用德國(guó) QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit 糞便微生物基因組 DNA 提取試劑盒來提取糞便樣品中的總DNA, 提取方法嚴(yán)格按照試劑盒說明書的具體操作步驟進(jìn)行, DNA 提取樣品保存在-20℃冰箱中以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)使用。利用線粒體16S rRNA特異性引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增測(cè)序, 根據(jù)測(cè)序結(jié)果確認(rèn)鳥類為白額雁。

從每個(gè)樣本中提取50 ng的純化DNA作為擴(kuò)增模板, 選擇線蟲特異引物區(qū)作為標(biāo)記基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增, 引物序列為A‐NF1(5’-GCC TCC CTC GCG CCA TCA GGG TGG TGC ATG GCC GTT CTT AGT T-3’)和 B-18S r2b(5’-GCC TTG CCA GCC CGC TCA GTA CAA AGG GCA GGG ACG TAA T-3’)。PCR反應(yīng)條件: 95 ℃預(yù)變性10 min, 95 ℃變性30 s, 50 ℃退火30 s, 72 ℃延伸30 s, 40個(gè)循環(huán)后, 72 ℃延伸10 min, 放于 4 ℃冰箱保存, 隨后利用2%(w/v)的Tris-硼酸-EDTA(TBE)瓊脂糖凝膠來評(píng)估擴(kuò)增質(zhì)量。

1.3 Illumina Miseq 測(cè)序和數(shù)據(jù)分析

使用MiniElute PCR純化試劑盒(Axygen)純化PCR擴(kuò)增產(chǎn)物, 并使用Applied Biosystems GeneAmp PCR System 9700進(jìn)行定量。將PCR產(chǎn)物在Illumina Miseq測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行高通量測(cè)序。

基于高通量測(cè)序得到Fastq的原始數(shù)據(jù), 使用Trimmomatic (version 0.33)軟件對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制, 采用滑動(dòng)窗口法, 過濾其中質(zhì)量值小于20并且讀長(zhǎng)小于50 bp的低質(zhì)量數(shù)據(jù), 得到可用于后續(xù)分析使用的 clean reads; 通過Flash軟件對(duì) clean reads進(jìn)行拼接組裝, 組裝時(shí)設(shè)置overlap參數(shù)為200 bp, 以保證拼接序列的質(zhì)量, 使用QIIME(version 1.9.1)軟件對(duì)組裝結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量篩選, 保證后續(xù)分析中用到的基因序列同時(shí)滿足一下多個(gè)標(biāo)準(zhǔn): 1)序列中不包含缺失, 2)單堿基重復(fù)小于8, 3)長(zhǎng)度大于200 bp; 為避免嵌合體對(duì)后續(xù)分析結(jié)果的影響, 使用UCHIME (version 4.1)軟件去除 clean reads 中的嵌合體數(shù)據(jù), 再通過USEARCH (version 7.1 htp:// drive5.com/uparse)將高質(zhì)量序列以97%的序列相似度為閾值進(jìn)行OTUs聚類。以上經(jīng)過多次質(zhì)量控制的高質(zhì)量OTU數(shù)據(jù)均已提交至NCBI (MN114085-MN114092)。

寄生線蟲的多樣性通過Shannon-wiener指數(shù)進(jìn)行計(jì)算, 使用Mothur分析軟件, 在97% OTU水平上計(jì)算了Rarefaction分析和alpha多樣性指數(shù)(基于豐度的覆蓋率估算Shannon-Wiener和Simpson指數(shù))。稀釋性曲線由R v.2.8.1中的vegan工具包完成, 以檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。運(yùn)用R語言工具對(duì)97% 相似水平的OTU樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)構(gòu)建Venn圖。通過PCA聚類分析兩個(gè)湖泊的白額雁種群之間寄生蟲群落結(jié)構(gòu)的差異, 使用R v.2.8.1中的vegan工具包(版本2.0-2)(R Development Core Team, 2006)繪制熱圖。統(tǒng)計(jì)多個(gè)樣本中所共有以及獨(dú)有的OTU數(shù)目, 通過層次聚類中的加權(quán)組平均法UPGMA構(gòu)建進(jìn)化樹。

2 結(jié)果與分析

2.1 高通量測(cè)序結(jié)果分析

對(duì)60個(gè)糞便樣品進(jìn)行特異性進(jìn)行測(cè)序, 進(jìn)行序列的過濾和修剪后, 共獲得3319530條reads, 對(duì)得到的序列進(jìn)行不同分類水平上的鑒定, 其中3299430條reads鑒定為腸道線蟲。采用對(duì)序列進(jìn)行隨機(jī)抽樣的方法, 以抽到的序列數(shù)與它們所能代表OTU的數(shù)目構(gòu)建稀釋性曲線, 稀釋性曲線在測(cè)序量較少時(shí), 隨著測(cè)序量的增加OTU的數(shù)量會(huì)顯著增加, 而隨著測(cè)序量的逐漸增大新增OTU的數(shù)量逐漸變緩, 并趨于平坦, 說明測(cè)序數(shù)據(jù)量漸進(jìn)合理, 本研究中的樣品測(cè)序數(shù)據(jù)量達(dá)到20000條時(shí), 稀釋曲線趨于平坦, 說明本研究中的寄生蟲多樣性符合實(shí)際情況(圖1)。所有序列經(jīng)過聚類后共得到3249個(gè)腸道寄生線蟲OTU, 每個(gè)樣本的OTU數(shù)目從1 到1408不等(97 %相似), 其中3028個(gè)OTU(93.2 %)屬于兩個(gè)湖泊共有, 而其他19個(gè)OTU和16個(gè)OTU分別隸屬于菜子湖和升金湖(圖2)。

2.2 腸道寄生線蟲的組成

從60個(gè)糞便樣品中獲得的所有序列隸屬于4個(gè)目, 91屬和191種(圖3)。通過對(duì)兩個(gè)湖泊越冬白額雁腸道線蟲OTU含量構(gòu)建韋恩圖, 在屬的水平, 菜子湖和升金湖分別鑒定到84個(gè)屬和51個(gè)屬, 占總數(shù)的89.6%和63.7%, 其中51個(gè)屬為兩湖共有(56.0%); 而在種的水平, 菜子湖鑒定到171個(gè)線蟲物種(64.5%), 升金湖鑒定到93個(gè)物種(51.4%), 其中87個(gè)種為兩湖共有(48.1%)。鑒定出線蟲的主要目為小桿目(Rhabditida)(62.12 %)、墊刃目(Tylenchida)(32.20%)、疏毛目(Araeolaimida)(3.40%)和單宮目(Monhysterida)(2.27%), 其中小桿目為優(yōu)勢(shì)物種(圖3)。

圖1 菜子湖(CZ)和升金湖(SJ)越冬白額雁腸道寄生線蟲高通量測(cè)序的稀釋曲線

Figure 1 Intestinal parasitic nematode characteristics between Caizi Lake (CZ)and Shengjin Lake(SJ)

圖2 菜子湖(CZ)和升金湖(SJ)白額雁腸道寄生線蟲重疊和特異的OTUs

Figure 2 OTU richness for intestinal parasitic nematode from lesser white-fronted geese from CZ and SJ Lakes

2.3 Alpha多樣性分析

為進(jìn)一步了解菜子湖和升金湖越冬白額雁腸道寄生蟲豐度和多樣性變化, 基于97% 相似度歸類的OTU計(jì)算60個(gè)樣品alpha多樣性指數(shù), Shannon- wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)的結(jié)果表明, 菜子湖和升金湖越冬白額雁腸道寄生線蟲的多樣性無顯著差異(> 0.05; 圖5)。

圖3 60個(gè)白額雁糞便樣本中的線蟲分布圖

Figure 3 Distribution of the 4 main nematode orders found in 60 fecal samples from wintering greater white-fronted geese.

2.4 Beta多樣性分析

PCA聚類結(jié)果顯示, 兩個(gè)湖泊白額雁腸道寄生線蟲的群落組成相似性較高, 部分樣本在兩個(gè)湖泊之間呈現(xiàn)不規(guī)則分布狀態(tài)(圖6)?；谌郝浣M成在OTU水平上進(jìn)行層次聚類分析顯示, 系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分為5大類群, 形成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與菜子湖和升金湖的地理區(qū)域匹配度不高(圖7)。

3 討論

寄生蟲的感染往往導(dǎo)致宿主免疫力下降、體重減輕, 甚至死亡, 感染較嚴(yán)重的宿主在面臨疾病, 捕食者等不利因素影響時(shí)極易受到威脅[5,24-25]。白額雁作為一種重要的濕地指示物種, 隨著人為干擾和生境的變化, 在遷徙途中, 增加了寄生蟲感染的風(fēng)險(xiǎn), 然而, 相較于其他鳥類, 該物種的腸道寄生線蟲更具有代表性[26]。本研究對(duì)菜子湖和升金湖越冬白額雁的腸道寄生線蟲多樣性研究表明, 在本研究?jī)蓚€(gè)湖泊越冬白額雁種群中, 最常見的腸道寄生線蟲為小桿目(64.62%,=60), 其中包括幾種重要的小桿目物種, 例如、、和等。小桿目通常存在于土壤環(huán)境、脊椎動(dòng)物和人類體內(nèi), 其中濕地是其主要棲息環(huán)境, 生境中豐富的水生動(dòng)物和水資源為該物種提供了極為豐富的生存資源。此外, 線蟲中較為常見的還有蛔蟲屬(), 主要寄生在家禽與遷徙水鳥體內(nèi), 可通過水生環(huán)境與周圍生境中的物種傳播, 能夠引起等嚴(yán)重的人禽共患病[27]。先前有研究在白頭鶴糞便樣品中檢測(cè)出5種寄生線蟲, 分別為毛細(xì)線蟲(spp.)、類圓線蟲(spp.)、禽蛔蟲(spp.)、毛圓線蟲(spp.)和鉤蟲(Ancylostomatidae), 其中感染率最高的為禽蛔蟲[28], 該屬物種也是線蟲中較為常見的人禽共患寄生蟲病的病原體之一, 在本次研究中也發(fā)現(xiàn)了該屬物種在菜子湖和升金湖的越冬白額雁種群中廣泛分布。經(jīng)過以上研究的初步統(tǒng)計(jì), 已發(fā)現(xiàn)多個(gè)嚴(yán)重致病病原體的存在, 其中本研究結(jié)果中所發(fā)現(xiàn)的和等小桿目物種均極易感染人類, 可能造成人蛔蟲病的發(fā)生和流行, 人蛔蟲病是一種易被忽視的寄生蟲疾病, 它是由腸道寄生線蟲感染所引起, 全球約有7億人感染, 成人感染蛔蟲病時(shí)常出現(xiàn)食欲不振、腹痛, 腹瀉、便秘、蕁麻疹等癥狀, 嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致腸道穿孔甚至死亡; 兒童感染時(shí)則會(huì)出現(xiàn)流涎、磨牙、煩躁不安等, 重者出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良等癥狀[29-31]。近些年隨著人類活動(dòng)對(duì)濕地生態(tài)的干擾, 白額雁與人類直接或間接接觸的幾率大大增高, 兩個(gè)湖泊濕地附近人類生活區(qū)域的公共衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。

圖4 韋恩圖顯示菜子湖(CZ)和升金湖(SJ)越冬白額雁糞便樣品中線蟲屬水平(A)和種水平(B)的異同

Figure 4 Nematode genus (A) and species (B) compositions from the samples

圖5 菜子湖(CZ)和升金湖(SJ)越冬白額雁腸道寄生線蟲的Shannon-Wiener指數(shù)(左)和Simpson指數(shù)(右)

Figure 5 Shannon-Wiener index (left) and Simpson index (right) for the intestinal parasitic nematodes in the wintering greater white-fronted goose fecal samples from CZ lake and SJ lake

圖6 兩個(gè)湖泊物種基于加權(quán)UniFrac的PCA分析(藍(lán)色代表來自升金湖的樣本, 紅色代表來自菜子湖的樣本)

Figure 6 Principal coordinate analysis plot of weighted UniFrac distances for the species sampled from two lake s(Each point represents the gut parasitic nematode community of an individual goose. Blue=greater white-fronted goose from Shengjin Lake; Red=greater white-fronted goose from Caizi Lake)

腸道寄生蟲群落具有一定的可塑性, 腸道寄生蟲的組成和結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到遺傳因素(宿主本身)的影響, 有研究人員發(fā)現(xiàn), 棲息于鄱陽湖的幾種雁體內(nèi)腸道寄生蟲和微生物的差異性顯著, 表明了遺傳因素確實(shí)會(huì)影響腸道寄生蟲和微生物的組成和結(jié)構(gòu)[26]。本研究通過alpha多樣性分析發(fā)現(xiàn), 升金湖和菜子湖越冬白額雁的腸道寄生線蟲群落差異性不顯著, 說明在兩個(gè)湖泊之間的越冬白額雁腸道寄生蟲之間的群落結(jié)構(gòu)相似, 這與腸道菌群結(jié)構(gòu)有所不同[9], 說明宿主并非白額雁腸道寄生線蟲群落結(jié)構(gòu)形成的決定性因素, 可能是由于菜子湖和升金湖為越冬白額雁提供了相似的食物來源。腸道寄生蟲的分化受到了這些因素的約束, 因此在兩個(gè)研究區(qū)域間并未產(chǎn)生明顯的差異。

過高的種群密度被認(rèn)為能夠增加寄生蟲感染的風(fēng)險(xiǎn), 并且在寄生蟲傳播中起到關(guān)鍵性作用, 有研究報(bào)道稱, 日本越冬白頭鶴種群球蟲感染率高達(dá)90% 以上, 而中國(guó)長(zhǎng)江中下游越冬白頭鶴的球蟲感染率明顯較低, 表明了種群密度在寄生蟲傳播中起到關(guān)鍵性作用[26]。近些年來, 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 大量原始濕地被不斷開墾利用, 人為擾動(dòng)不斷增強(qiáng), 候鳥越冬湖泊濕地生態(tài)過程受到嚴(yán)重干擾, 迫使部分越冬白額雁種群集中在更小的棲息地中, 產(chǎn)生了較高的種群密度, 增加了個(gè)體間的接觸, 使得白額雁種群面臨寄生蟲疾病暴發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)增加。除此之外, 棲息地環(huán)境和食性也是影響動(dòng)物腸道寄生蟲多樣性的主要因素, 能夠影響腸道寄生蟲群落的組成結(jié)構(gòu), 有研究表明, 在同一棲息地中, 宿主間的腸道寄生蟲的組成、種類和豐度具有高度相似性[8,26,31]。本研究發(fā)現(xiàn)的所有OTUs中, 有93.2%的OTUs是兩個(gè)湖的白額雁共有的, 菜子湖和升金湖分別僅發(fā)現(xiàn)了19個(gè)(0.58%)和16個(gè)(0.49%)不同的OTUs, 說明兩個(gè)湖泊的白額雁腸道寄生線蟲組成及豐度存在差異, 但在OTU水平的韋恩圖(圖 4)顯示, 兩個(gè)湖泊白額雁的腸道線蟲相似性更高。另外有研究表明, 越冬白額雁腸道中的線蟲群落結(jié)構(gòu)可能與從覓食生境(例如稻田和草地)獲得的食物有關(guān)[26]。隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 鳥類覓食生境正面臨著不斷衰退、減少和碎片化的威脅, 菜子湖和升金湖作為淺水內(nèi)陸湖泊, 環(huán)境復(fù)雜, 附近不僅有大量的水稻田, 還有植物資源豐富的草灘, 以及冬季枯水期暴露出來的大量的泥灘, 本研究發(fā)現(xiàn)兩個(gè)湖泊中白額雁的越冬食物來源差異不大, 且食性相似, 均以菜子湖和升金湖的稻田和草地為覓食地, 喜食苔草、禾本科植物和雙子葉植物等植物。此外, 生態(tài)環(huán)境因素如宿主對(duì)棲息地的利用或者其他資源的可獲得性, 也能夠影響寄生蟲集群的組成[32]。有研究發(fā)現(xiàn), 寄生蟲群落組成的相似性往往隨著地理距離或環(huán)境因素呈負(fù)相關(guān)[33]。本研究中兩個(gè)地區(qū)寄生蟲的感染種類和感染率雖然存在變化, 但其豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)并不具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異, 相似的多樣性系數(shù)表明, 大多數(shù)物種均存在于兩個(gè)湖泊, 且一些種類處于較高的優(yōu)勢(shì)地位。以上結(jié)果表明, 棲息地的環(huán)境因素對(duì)白額雁腸道線蟲群落組成影響不明顯, 并不是決定線蟲系統(tǒng)發(fā)育和群落結(jié)構(gòu)的重要因素, 可能是由于菜子湖與升金湖提供的生態(tài)棲息環(huán)境相似。

注: 圖中CZ與SJ后標(biāo)數(shù)字均為菜子湖與升金湖的糞便樣品名稱。

Figure 7 Weighted UniFrac tree analysis of the intestinal parasitic nematodes isolated from the wintering greater white-fronted goose fecal samples

生境干擾可能為部分病原體創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)環(huán)境和傳播條件, 從而導(dǎo)致疾病爆發(fā), 因此, 監(jiān)測(cè)寄生蟲多樣性對(duì)于完善濕地管理和公共衛(wèi)生具有非常重要的研究意義[5]。鑒于兩個(gè)湖泊中寄生線蟲群落結(jié)構(gòu)的相似性以及與白額雁遷徙的限制, 結(jié)果表明, 由于相似的濕地環(huán)境與食物來源, 寄生蟲可能無法被隔離在某一區(qū)域內(nèi)。另外本研究發(fā)現(xiàn)了許多潛在的致病性腸道寄生線蟲, 例如,和, 其中包括引起哺乳動(dòng)物和鳥類疾病的幾種寄生蟲。本研究結(jié)果表明, 在菜子湖和升金湖的越冬白額雁種群中, 腸道寄生線蟲感染對(duì)人和動(dòng)物更為敏感, 兩個(gè)湖泊的寄生蟲流行極有可能在越冬期發(fā)生, 從而引起人類疾病和潛在的公共健康風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

本研究通過對(duì)越冬白額雁腸道寄生線蟲的特異性區(qū)域高通量測(cè)序, 分析其感染種類、多樣性及其群落組成結(jié)構(gòu)。將3299430條reads歸屬為腸道寄生線蟲門, 共定義3249個(gè)腸道寄生線蟲的OTUs, 鑒定為4個(gè)目, 91屬和191種, 分別為疏毛目、單宮目、小桿目和墊刃目, 最常見的是小桿目。結(jié)果顯示, 菜子湖越冬白額雁的腸道寄生線蟲alpha多樣性高于升金湖越冬白額雁, 且兩個(gè)湖泊中白額雁腸道寄生線蟲群落的組成結(jié)構(gòu)相似。升金湖和菜子湖越冬白額雁的腸道寄生線蟲群落相似性較高, 可能是由于食物來源相似、食性相似、棲息地環(huán)境類似等因素導(dǎo)致兩個(gè)湖泊的越冬白額雁群落結(jié)構(gòu)相似。

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Intestinal parasitic nematode diversity in communities of Wintering Greater White-Fronted Geese () between Caizi Lake and Shengjin Lake in China

LI Qingyue, Gong Zhizhong, Feng Jiahui, LIU Gang*

School of Life Sciences, Anhui Medical University, Hefei 230032, China

Intestinal parasites are commonly reported in birds, which can spread to other animals including humans, causing serious zoonotic diseases. In this study, 60 fecal samples were collected fromoverwintering at Caizi Lake (CZ) and Shengjin Lake (SJ) in China. High-throughput sequencing was performed from intestinal parasitic nematodes in these samples. We analyzed the species, diversity and community composition of intestinal parasitic nematode infections of white-fronted geese in two lakes. In total, 3299430 valid reads were classified as belonging to intestinal parasitic nematode phyla, with 3249 intestinal parasitic nematode operational taxonomic units. Nearly all reads from the 60 fecal samples were assignable to 4 orders, 91 genera, and 191 species. The four orders were Rhabditida (62.12%), Tylenchida (32.20%), Araeolaimida (3.40%) and Monhysterida (2.27%), with the predominant order being Tylenchida. The Shannon-Wiener and Simpson indices showed that intestinal parasitic Nematode alpha diversity in the wintering greater white-fronted geese from CZ was not significantly higher than that of the geese from SJ (>0.05). Principle component analysis (PCA) showed that the intestinal parasitic nematode community compositions differed nonsignificantly between the guts of the greater white-fronted geese from both lakes. The phylogenetic trees showed that the samples were poorly matched with their lakes, and some samples were irregularly distributed. The intestinal parasitic nematode community composition and diversity among thediffered nonsignificantly between CZ and SJ, suggesting that the hosts were not the crucial factor in shaping the intestinal parasitic nematode structure. This is because CZ and SJ provide the geese with abundant and diverse food sources, similar diets and habitat environment.

intestinal parasitic nematodes;; diversity

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.06.024

Q341

A

1008-8873(2022)06-202-09

2020-10-26;

2020-11-20

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31702030); 安徽省高校自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2015A002, KJ2021A0246)

李清月(1994—), 女, 江蘇連云港人, 碩士, 主要從事進(jìn)化與分子遺傳學(xué)研究, E-mail: 1051897431@qq.com

通信作者:劉剛, 男, 博士, 副教授, 主要從事進(jìn)化與分子遺傳學(xué)研究, E-mail: liugang8966@163.com

李清月, 龔治忠, 馮佳慧, 等. 升金湖和菜子湖越冬白額雁腸道寄生線蟲多樣性研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(6): 202–210.

LI Qingyue, Gong Zhizhong, Feng Jiahui, et al. Intestinal parasitic nematode diversity in communities of Wintering Greater White-Fronted Geese () between Caizi Lake and Shengjin Lake in China[J]. Ecological Science, 2022, 41(6): 202–210.