阮超嶺 賴章龍 肖 偉 俞兆曦 劉 凱 劉彥斌 賽清云 田永華 李敏敏 柳 婷 楊立強(qiáng) 楊瑞蘭 連總強(qiáng), * 王玉濤,

(1. 喀什大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院, 喀什 844000; 2. 寧夏回族自治區(qū)水產(chǎn)研究所(有限公司), 銀川 750001; 3. 寧夏漁業(yè)工程技術(shù)研究中心, 銀川 750001; 4. 寧夏漁業(yè)科技院士工作站, 銀川 750001; 5. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,蘭州 730070; 6. 新疆帕米爾高原生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 喀什 844000)

腸道作為魚類重要的消化器官和免疫器官, 其作用會受到自身常駐菌群、外界餌料攜帶菌群及環(huán)境微生物所構(gòu)成的微生物菌群影響[1,2]。魚類腸道菌群包括好氧細(xì)菌、兼性厭氧細(xì)菌和專性厭氧細(xì)菌[3], 存在于腸道壁、腸道黏膜及其內(nèi)容物中, 其組成結(jié)構(gòu)具有物種、食性、食物來源和環(huán)境的特異性[4—6], 對促進(jìn)魚類生長與發(fā)育、營養(yǎng)吸收與代謝、免疫屏障與健康等具有重要作用[7]。因此開展魚類與其腸道菌群結(jié)構(gòu)間的相互作用研究對促進(jìn)魚體健康、提高生產(chǎn)性能、篩選培育有益菌、定向創(chuàng)制新種質(zhì)具有重要意義。

蘭州鲇(Silurus lanzhouensis)隸屬于鲇科(Siluridea)、鲇屬(Silurus), 為黃河中上游流域特有大型肉食性底層魚類, 被評為“黃河水生生物名片”[8], 生長快速, 肉質(zhì)鮮美, 營養(yǎng)價(jià)值高, 市場需求大, 養(yǎng)殖前景廣闊。目前國內(nèi)外有關(guān)蘭州鲇研究主要以形態(tài)學(xué)[9]、保護(hù)遺傳學(xué)[10]、繁殖學(xué)[11]、遺傳育種學(xué)[12—15]和飼料營養(yǎng)[16,17]為主, 為蘭州鲇種質(zhì)救護(hù)保存[18]、人工馴養(yǎng)、人工繁育、良種選育和生態(tài)養(yǎng)殖提供了重要技術(shù)支持。杜文勇等[19]開展了蘭州鲇腸道細(xì)菌的組成及其特性和代表性細(xì)菌的產(chǎn)酶能力、生長特性研究, 為蘭州鲇腸道微生物菌群研究提供了重要數(shù)據(jù)資料。蘭州鲇在養(yǎng)殖過程中, 極易暴發(fā)細(xì)菌性出血病, 筆者對原生境與養(yǎng)殖條件下蘭州鲇腸道菌群結(jié)構(gòu)全面分析研究有助于為減少病害提供一定的理論參考數(shù)據(jù)。

近年來蘭州鲇養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨苗種培育成活率低、飼料馴食成功率低、養(yǎng)殖群體腸道免疫疾病易發(fā)等制約瓶頸, 造成市場苗種供應(yīng)不足,養(yǎng)殖成活率、產(chǎn)量、效益不高。鑒于此, 本研究應(yīng)用16S rRNA高通量測序技術(shù)開展蘭州鲇野生和養(yǎng)殖不同生境條件下腸道菌群結(jié)構(gòu)研究, 以期為蘭州鲇腸道微生態(tài)研究、益生菌篩選、良種定向培育、養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控和養(yǎng)殖病害防控等提供支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)于2022年6—7月分別采集4個(gè)不同生活環(huán)境蘭州鲇樣本, 其中TL與DK為野生型、WX與CT為養(yǎng)殖型(表1)。每個(gè)地點(diǎn)隨機(jī)選取3條體質(zhì)量約150 g的個(gè)體, 活魚充氧運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室, MS222(50 mg/L)麻醉后立即在無菌的條件下解剖, 采集200 mg前、中、后腸內(nèi)容物置于5 mL冷存管中, 液氮速凍后-80℃冰箱保存?zhèn)溆? 其余內(nèi)容物用于分析其食物組成。

表1 供試材料Tab. 1 Experimental material

1.2 水質(zhì)指標(biāo)測定

使用YSI水質(zhì)分析儀(美國)測定樣本采集時(shí)黃河干流采樣點(diǎn)、池塘與網(wǎng)箱水體氨氮、總氮、總磷、水溫和pH等指標(biāo)。

1.3 腸道微生物總DNA提取及檢測

使用E.Z.N.A. Stool DNA Kit(Omega, 美國)提取蘭州鲇腸道菌群總DNA, 方法參照說明書進(jìn)行。用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測提取DNA的質(zhì)量, 核酸濃度測定儀(杭州奧盛 Nano-300)檢測DNA濃度, 將提取質(zhì)量合格的DNA保存在-20℃的冰箱中。

1.4 PCR擴(kuò)增及測序分析

使用細(xì)菌通用引物: 338F(5′-ACTCCTACGGG AGGCAGCAG-3′)與806R(5′-GGACTACHVGGGTW TCTAAT-3′)。PCR反應(yīng)體系(20 μL): 2×TaqPlus Master Mix(10 μL)、PCR Forward Primer(0.8 μL)、PCR Reverse Primer(0.8 μL)、Template DNA(1 μL)、dd H2O(7.4 μL), 擴(kuò)增程序: 95℃預(yù)變性3min; 95℃變性30s, 55℃退火30s, 72℃延伸45s, 27個(gè)循環(huán); 保持72℃延伸10min結(jié)束。每樣設(shè)3次重復(fù), 制成混合PCR產(chǎn)物。用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測條帶大小是否合適, 然后用AxyPrepTMDNA Gel Extraction Kit(Axygen, 美國)回收純化。將提純后合格的擴(kuò)增產(chǎn)物與測序接頭連接, 構(gòu)建測序文庫, 送到廣州基迪奧生物科技有限公司進(jìn)行第二代高通量測序。

1.5 數(shù)據(jù)分析

測序完成后, 使用FLASH(1.2.11)軟件進(jìn)行序列拼接[20]、DADA2(1.14.1)對拼接完成的序列進(jìn)行質(zhì)控[21]、UCHIME去除嵌合體序列[22]、UPARSE軟件在97%相似度下進(jìn)行OUT聚類分析[23]、RDP Classifier(2.2)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行物種注釋[24]、Qiime(1.9.1)進(jìn)行多樣性分析[25]和PICRUS(2.1.4)軟件進(jìn)行腸道菌群功能預(yù)測[26]。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)應(yīng)用SPSS Statistics 26進(jìn)行單因素方差分析, 并通過R語言Vegan包進(jìn)行RDA冗余、NMDS、Adonis、welch’s t檢驗(yàn)和Turkey HSD分析。

2 結(jié)果

2.1 環(huán)境因子分析

依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》評價(jià)水質(zhì), 黃河采樣點(diǎn)水質(zhì)評級為Ⅱ類, 養(yǎng)殖采樣點(diǎn)水質(zhì)為Ⅲ類(表2)。其中, 4組水體TN、TP差異不顯著(P>0.05); 養(yǎng)殖水體氨氮含量和水溫均顯著高于野生水體(P≤0.05); 4個(gè)采樣點(diǎn)中WX組的pH顯著高于CT組的, 而WX、CT和TL組的pH均顯著高于DK的(P≤0.05)。

2.2 測序數(shù)據(jù)

通過Reads過濾、Tags拼接, 每個(gè)樣品平均測得126255條reads, 經(jīng)過質(zhì)控后, 平均得到73958條有效數(shù)據(jù)。將此序列以97%的同一性聚類為OTUs,共獲得6576個(gè)OTUs, 后將其通過Na?ve Bayesian assignment算法, 與RDP Classifier數(shù)據(jù)庫進(jìn)行物種注釋, 4個(gè)樣本組共發(fā)現(xiàn)14個(gè)門, 23個(gè)綱, 45個(gè)目, 62科,79個(gè)屬菌群。

2.3 α多樣性分析

Rank豐度曲線在橫軸上的跨度與腸道菌群的豐富度成正比, 在縱軸上曲線的平滑程度和腸道菌群的均勻度成正比。在本研究中, CT組跨度和平滑程度最大, DK、WX組次之, TL組最小(圖1)。故4組樣本腸道菌群的豐富度和均勻程度分別為CT>DK>WX>TL。

α多樣性是指特定生境或者生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的多樣性情況, 通常利用物種豐富度與物種均勻度兩個(gè)重要參數(shù)來計(jì)算。對4組樣本進(jìn)行Alpha多樣性分析(表3)。結(jié)果顯示, 全部樣本飽和度均高于0.99, 說明樣本中腸道菌群被充分檢出, 測序質(zhì)量良好。sobs、Chao1、ACE指數(shù)與腸道菌群的物種豐富程度成正比, 結(jié)果顯示CT組的指數(shù)值最高, 其次為DK、WX組, 最后為TL組, 此結(jié)果與Rank豐度曲線結(jié)果相符。對4組樣本多樣性指數(shù)進(jìn)行Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn), 結(jié)果顯示野生型和養(yǎng)殖型兩組無顯著性差異(P>0.05); 養(yǎng)殖型CT組的sobs、Chao1、Ace和香濃指數(shù)均高于野生型TL組(P≤0.05); 而Simpson指數(shù)在4組間并沒有顯著性差異(P>0.05)。

2.4 β多樣性分析

β多樣性是一種不同生態(tài)系統(tǒng)之間物種多樣性的比較, 基于OTU水平的物種進(jìn)化距離對4組樣本進(jìn)行非度量多維尺度分析(Nonmetric multidimensional scaling, NMDS; 圖2), stress≤0.1, 表示模型可靠。其中, 養(yǎng)殖型和野生型蘭州鲇腸道菌群樣本互有交叉, 表明養(yǎng)殖型和野生型蘭州鲇物種進(jìn)化距離較近, 腸道菌群的物種多樣性差異度較低; 在野生型兩組間, 其腸道菌群互有交叉, 表明野生型兩組間物種進(jìn)化距離較近, 腸道菌群的物種多樣性差異性較小; 而養(yǎng)殖型兩組間腸道菌群樣本分布在不同的空間區(qū)域, 表明兩組物種進(jìn)化距離較遠(yuǎn), 腸道菌群的物種多樣性差異性較大。進(jìn)一步通過置換多因素方差分析(Permutational MANOVA, Permanova)進(jìn)行分組信息檢驗(yàn)(圖2), 結(jié)果表明各組之間顯著分離(P=0.018)。

圖2 NMDS圖(OUT水平)Fig. 2 The NMDS diagram of OUT level

2.5 腸道菌群結(jié)構(gòu)組成

門分類水平上 共鑒定出14個(gè)菌門, 其中梭桿菌門(Fusobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)、放線菌門(Actinobacteria)和擬桿菌門(Bacteroidetes)為主要菌門, 其余9個(gè)菌門平均相對豐度均不足2%。對平均相對豐度top10的菌門進(jìn)行分析(已知的豐度均值排名在10以上的物種被歸類為Others, 未知的物種被標(biāo)記為Unclassified)(圖3A), 結(jié)果顯示: TL組的優(yōu)勢菌門為梭桿菌門(53.62%)和變形菌門(34.65%); DK組的優(yōu)勢菌門為梭桿菌門(49.59%)、變形菌門(40.63%)、厚壁菌門(4.67%)和擬桿菌門(2.37%); CT組的優(yōu)勢菌門為梭桿菌門(18.47%)、變形菌門(43.94%)、厚壁菌門(7.59%)、擬桿菌門(5.22%)和放線菌門(5.27%);WX組的優(yōu)勢菌門為梭桿菌門(20.33%)、變形菌門(51.20%)和厚壁菌門(16.86%)。利用Tukey HSD秩和檢驗(yàn)分析蘭州鲇腸道菌門(圖4A), 結(jié)果顯示:CT組中的擬桿菌門相對豐度較高, 與TL組有極顯著差異(P≤0.01), 與WX組有顯著性差異(P≤0.05);CT組中的放線菌門相對豐度顯著高于野生型(P≤0.05)。

圖3 不同生境蘭州鲇腸道菌群相對豐度堆疊圖Fig. 3 Relative abundance of intestinal flora of S. lanzhouensis in different habitats

圖4 不同生境腸道菌群Tukey HSD秩和檢驗(yàn)箱形圖Fig. 4 Box plot of Tukey HSD rank sum test for intestinal flora in different habitats

屬分類水平上共鑒定出79個(gè)菌屬, 其中鯨桿菌屬(Cetobacterium)、不動桿菌屬(Acinetobacter)、鄰單胞菌屬(Plesiomonas)、希瓦氏菌屬(Shewanella)、氣單胞菌屬(Aeromonas)、甲基桿菌屬(Methylobacterium)和埃希氏-志賀氏菌屬(Escherichia-Shigella)為主要菌屬, 其余72個(gè)菌屬平均相對豐度均小于2%。對平均相對豐度top10的菌屬進(jìn)行分析。由圖3B可見: 4個(gè)不同生境群體共有優(yōu)勢菌屬為鯨桿菌屬(TL: 53.62%, DK: 49.59%, CT:18.47%, WX: 20.33%)、鄰單胞菌屬(TL: 8.08%,DK: 3.63%, CT: 4.14%, WX: 23.36%); 氣單胞菌屬為TL、DK和CT組共有優(yōu)勢菌屬, 其組內(nèi)相對豐度占比分別為8.08%、3.63%和4.14%; 甲基桿菌屬為DK和CT組共有優(yōu)勢菌屬, 其組內(nèi)相對豐度占比分別為13.12%和18.37%。TL組特有優(yōu)勢菌屬為不動桿菌屬(13.38%)和希瓦氏菌屬(5.85%), WX組特有優(yōu)勢菌屬為埃希氏-志賀氏菌屬(21.00%)。利用Tukey HSD秩和檢驗(yàn)分析蘭州鲇腸道菌屬(圖4B):CT組中的甲基桿菌屬豐度顯著高于WX組和TL組(P≤0.05), 而野生型兩組間差異沒有顯著性(P>0.05)。

2.6 RDA冗余分析

通過RDA冗余分析研究3種具有顯著性差異的環(huán)境指標(biāo)、樣本分組和主要菌門與屬之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

門分類水平上養(yǎng)殖型蘭州鲇腸道菌群中的厚壁菌門、變形菌門、擬桿菌門和放線菌門豐度較高, 與3種環(huán)境因子呈正相關(guān)關(guān)系。其中,WX組厚壁菌門和變形菌門豐度較高, 受pH影響較大; CT組擬桿菌門和放線菌門豐度較高, 受NH3-N濃度影響較大。野生型兩組間差異較小, 其梭桿菌門豐度較高, 與水溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖5A)。

圖5 不同生境蘭州鲇腸道菌群RDA圖Fig. 5 RDA diagram of the intestinal flora of S. lanzhouensis in different habitats

屬分類水平上野生型蘭州鲇腸道菌群中的鯨桿菌屬、氣單胞菌屬、希瓦氏菌屬和不動桿菌屬豐度較高, 與3種環(huán)境因子呈負(fù)相關(guān)。其中,TL組中鯨桿菌屬、不動桿菌屬和希瓦氏菌屬豐度較高, 受水溫和NH3-N濃度影響較大; DK組中氣單胞菌屬豐度較高, 受pH影響較大。養(yǎng)殖型WX組蘭州鲇腸道菌群中的鄰單胞菌屬和埃希氏-志賀氏菌屬豐度較高, 與pH呈正相關(guān); 而甲基桿菌屬在CT組和DK組豐度較高, 與pH呈負(fù)相關(guān)、與NH3-N濃度呈正相關(guān)(圖5B)。

2.7 腸道菌群功能預(yù)測

基于PICRUSt2對4組樣本的腸道菌群進(jìn)行功能預(yù)測, 并通過KEGG Pathway數(shù)據(jù)庫對測序數(shù)據(jù)進(jìn)行比對, 得到二級通路33種和三級通路178種。在二級通路中, 有11種參與新陳代謝; 4種參與遺傳信息處理; 3種參與環(huán)境信息處理; 4種參與細(xì)胞過程; 7種參與生物體系統(tǒng); 4種參與人類疾病一級功能通路。然后對二級功能通路豐度聚類分析并進(jìn)行Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn), 繪制腸道菌群功能預(yù)測熱圖(圖6)。研究結(jié)果顯示, 兩種類型蘭州鲇腸道菌群在功能上存在差異。野生型的功能預(yù)測為脂代謝、其他次級代謝產(chǎn)物的生物合成、免疫系統(tǒng)、碳水化合物代謝和環(huán)境適應(yīng)力等; 養(yǎng)殖型的功能預(yù)測為細(xì)胞運(yùn)動性、心血管疾病、傳染病、排泄系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和信號分子和相互作用等。顯著性分析結(jié)果顯示, CT和DK組的發(fā)育和癌功能通路豐度, 顯著高于TL和WX組(P≤0.05); 而TL組的免疫性疾病功能通路豐度較另外3組高且具有顯著性(P≤0.05)。

圖6 二級功能預(yù)測熱圖Fig. 6 Functional prediction heat map level 2

對三級功能通路進(jìn)行Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)(表4)。研究結(jié)果表明, 共有11條通路在組間具有顯著性差異(P≤0.05)。在所有分組中, 相對豐度大于0.1%的通路有氰基氨基酸代謝、光合作用和D-精氨酸和D-鳥氨酸代謝, 其他8種預(yù)測的三級功能通路相對豐度低于0.1%。

3 討論

3.1 腸道菌群多樣性差異

腸道菌群多樣性往往與宿主健康狀況成正比[27],且與益生菌[28]、食物[29]和環(huán)境理化性質(zhì)[30—32]等有著密切的關(guān)系。在本研究中, CT組和WX組之間不同餌料投喂的差別尤為明顯: α多樣性分析結(jié)果顯示, CT組腸道菌群多樣性高于WX組, 尤其是兩者的豐富度有極大的差異, 該結(jié)果與大口黑鱸(Micropterus salmoides)[29]的研究結(jié)果一致; β多樣性分析結(jié)果也說明, CT組和WX組之間的多樣性差異顯著(P≤0.05)。與池塘相比, 蘭州鲇在網(wǎng)箱的活動空間小、攝食種類單一且存在嚴(yán)重的互食現(xiàn)象, 因此推測, 單一種類的網(wǎng)箱養(yǎng)殖較其他養(yǎng)殖模式的魚類腸道菌群多樣性低[33,34]。此外, 溫度的差異也可能起重要作用[31]。野生型和養(yǎng)殖型蘭州鲇之間的α多樣性分析結(jié)果顯示: CT組腸道菌群組成的豐富度高于野生型, 并顯著高于TL組。而養(yǎng)殖型蘭州鲇采樣時(shí)的溫度顯著較高, 且有研究顯示, 20℃下的大鱗副泥鰍(Paramisgurnus dabryanus)腸道菌群的豐富度和均勻度高于12℃和28℃[31], 因此推測26.5℃較20℃更能提高蘭州鲇腸道菌群多樣性, 有益于蘭州鲇的生長發(fā)育。

3.2 腸道菌群結(jié)構(gòu)分析

研究魚類腸道菌群, 對提高魚類生存環(huán)境條件、提升水產(chǎn)品品質(zhì), 具有重要的意義[35]。本研究運(yùn)用16S rDNA技術(shù), 分析4種不同環(huán)境下蘭州鲇腸道菌群組成和相對豐度, 研究發(fā)現(xiàn)變形菌門、擬桿菌門、厚壁菌門和梭桿菌門在所有樣本中較為普遍存在, 符合鱖(Siniperca chuatsi)[36]、黃顙魚(Pelteobagrus fulvidraco)[37]、似鲇高原鰍(Triplophysa siluroides)[38]和黃鱔(Monopterusalbus)[39]等常見肉食性淡水魚類腸道菌群的研究結(jié)果。此外, 在門水平上進(jìn)行組間差異分析發(fā)現(xiàn)擬桿菌門和放線菌門在養(yǎng)殖條件下相對豐度更高并具有顯著性。相關(guān)研究報(bào)道, 擬桿菌門主要作用是類固醇和多糖的代謝[40], 而腸道微生物群中厚壁菌門和擬桿菌門比值的增加表明宿主的能量收集能力更強(qiáng)[41]。養(yǎng)殖型蘭州鲇的食物分別以鱸魚1號飼料和冰鮮鳀魚為主,它們的蛋白質(zhì)和脂肪含量很高, 而野生型蘭州鲇的食物以小魚、小蝦為主, 它們的營養(yǎng)價(jià)值較低且飲食不穩(wěn)定。這可能導(dǎo)致了野生型蘭州鲇腸道菌群F/B比值更高, 可以更有效地消化食物, 以幫助宿主在野生環(huán)境中獲得更多的能量。而放線菌門則可保護(hù)宿主及其營養(yǎng)資源免受病原體攻擊[42], 是大部分天然抗菌藥、抗癌藥、抗蠕蟲藥、抗霉菌藥、免疫抑制劑的來源[43]。在對水質(zhì)理化性質(zhì)指標(biāo)對比分析中, 發(fā)現(xiàn)野生環(huán)境較養(yǎng)殖環(huán)境的水質(zhì)更好,因此推測養(yǎng)殖型蘭州鲇腸道菌群的變化可能與環(huán)境理化因子和微生物群有關(guān)[6,30]。

在屬、種水平上, 4組樣本中鯨桿菌屬占絕對優(yōu)勢, 其次為鄰單胞菌屬的類志賀鄰單胞菌(Plesiomonas_shigelloides)、氣單胞菌屬和甲基桿菌屬等, 這與健康黃鱔的腸道菌群組成較為相似[39], 對組間差異進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn), 甲基桿菌屬在養(yǎng)殖型CT組蘭州鲇腸道菌群中顯著較高。前人的研究表明鯨桿菌屬在產(chǎn)生維生素B12中起到重要作用[44],Cetobacterium_ceti在最近的研究中也被證明具有維生素B12生物合成能力, 對海豚的血紅蛋白和肌紅蛋白的供給起著顯著的作用[45]。而其他的物種已被證實(shí)對人類和動物具有致病性, 例如: 類志賀鄰單胞菌、氣單胞菌屬為革蘭氏陰性、氧化酶陽性桿菌[46,47], 均是鲇形目淡水魚胃腸道中常見的病原體[48]; 龍?zhí)K等[49]從患病的胡子鯰(Clarias fuscus)中分離出的5株病原菌均屬于氣單胞菌屬; 而類志賀鄰單胞菌易引起細(xì)菌性腸胃炎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、眼部感染等疾病[46]; 有研究表明甲基桿菌屬具有形成生物膜的能力[50]且能夠在免疫功能低下的患者中引起感染[51], 近年研究發(fā)現(xiàn),Methylobacterium radiotolerans會引起人體血管通路感染[52]。這可能是因?yàn)樵陴B(yǎng)殖環(huán)境中, 冰鮮鳀魚會攜帶更多微生物、長期單一品種密集養(yǎng)殖、與人類相關(guān)微生物接觸的增加及藥物干預(yù)都為機(jī)會性致病菌的傳播提供了途徑, 從而導(dǎo)致了養(yǎng)殖型和野生型蘭州鲇腸道菌群的差異[33,53]。而在蘭州鲇養(yǎng)殖的過程中, 很容易出現(xiàn)突發(fā)性的細(xì)菌性出血病, 推測可能與蘭州鲇腸道菌群中的甲基桿菌屬、氣單胞菌屬和鄰單胞菌屬豐度增加有關(guān), 后結(jié)合環(huán)境因子分析結(jié)果, 有望通過改變水環(huán)境的pH和氨氮濃度而控制其豐度, 從而降低蘭州鲇的發(fā)病概率。

3.3 腸道菌群功能預(yù)測分析

魚類腸道菌群在維持魚體健康中發(fā)揮重要作用, 具有促進(jìn)魚類新陳代謝、增強(qiáng)免疫、調(diào)節(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌、激發(fā)腸上皮細(xì)胞增殖等作用[7,53—55]。通過PICRUSt2揭示4組樣本腸道菌群對宿主的功能影響差異, 發(fā)現(xiàn)新陳代謝和生物體系統(tǒng)功能通路在二級功能通路中占比較大, 對蘭州鲇的生長發(fā)育具有十分重要的影響。在二級功能預(yù)測熱圖分析中,野生型蘭州鲇腸道菌群的脂代謝、碳水化合物代謝等通路豐度較高, 這與其F/B比值更高具有一致性。進(jìn)一步進(jìn)行顯著性分析發(fā)現(xiàn), TL組的免疫性疾病代謝豐度較其他組高, 此外, 在門水平腸道菌群比較中, TL組放線菌門豐度更低, 這表明放線菌門對宿主免疫力有著不可忽視的作用[42,43]; CT和DK組的發(fā)育、甾體生物合成代謝豐度高可能與擬桿菌門在這2組中的相對豐度較高有關(guān), 相關(guān)研究充分證明了擬桿菌門在分解聚糖和類固醇的代謝方面的作用[40,56]。在三級功能通路中, 氰基氨基酸、D-精氨酸和D-鳥氨酸代謝在TL組豐度最低, 在最近的一些研究中, 表明了氰基氨基酸、D-精氨酸和D-鳥氨酸代謝通路在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)中起到了重要的作用[57,58], 這或許也與TL組放線菌門豐度較低有關(guān)。本研究對不同生境下蘭州鲇的腸道菌群豐度、多樣性和功能預(yù)測進(jìn)行了綜合分析, 加深了對蘭州鲇這一物種腸道菌群組成的理解, 探究了溫度是調(diào)節(jié)蘭州鲇腸道菌群多樣性的關(guān)鍵因素。此外,核心腸道菌群的發(fā)現(xiàn)和腸道菌群功能預(yù)測為建立蘭州鲇腸道菌群與其健康狀況之間的聯(lián)系提供了寶貴的信息。環(huán)境理化因子的研究為針對性改變蘭州鲇腸道菌群提供了方向, 可能通過改善環(huán)境,降低蘭州鲇患病概率和提高蘭州鲇苗種的馴食轉(zhuǎn)化率, 進(jìn)而保障蘭州鲇養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。