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论文解读--河鲈胃肠道微生物群落组成及寄生于鲈鱼消化道的绦虫

出处:水生动物健康评估公众号 作者:陈国权 祥仔视觉祥仔视觉手机在线视频网 2020-01-14 12:13:00

今天和大家分享一篇来自Fish Diseases的文章:河鲈胃肠道微生物群落组成及寄生于鲈鱼消化道的绦虫。引用信息如下:
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实验结果如下:
1、寄生虫感染的流行率和平均强度
通过对Malye Chany湖不同年份(2010年和2012-2014年)观测的202尾鲈鱼的寄生虫学分析,揭示了该湖鲈鱼原头蚴的流行情况。感染率从4.1%到17.4%不等(图S1a和S1b)。平均寄生虫感染强度(±SE)分别为1.0±0.0、1.6±0.31、1.5±0.5和1.6±0.22。

2、微生物群落的丰富度和多样性估算
对鲈鱼肠道及其绦虫的微生物群落丰富度(OTU数和Chao1值)的估计表明,胃内容物的丰富度最高,肠和幽门盲囊的丰富度最低(图1)。胃内容物微生物群落中观察到的OTU数显著高于幽门盲囊和肠黏膜中的OTU数(H=17.16,p≤.01)。胃内容物香农指数与肠粘膜香农指数差异显著(H=13.66,p≤0.02)。胃内容物、肠粘膜内容物和肠内容物之间的辛普森指数差异有统计学意义(H=15.43,p≤.02)。蠕虫伴生微生物区系与肠胃微生物区系的Chao1指数无显著差异。
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图1:鲈鱼和寄生于其消化道的绦虫胃肠道微生物群落多样性分析。SM,胃粘膜;SC,胃内容物;PC,幽门盲囊;Cs,绦虫;IM,肠粘膜;IC,肠内容物

3、鲈鱼及其寄生虫胃肠道微生物区系的研究
寄生于其消化道的鲈鱼和绦虫的微生物群落以变形杆菌、蠕形杆菌、梭状杆菌和拟杆菌为主(图2)。
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图2:鲈鱼和寄生虫消化道的微生物门组成

在较低的分类水平上,各鱼的粘膜微生物区系、胃和幽门盲囊的含量存在差异,主要由沙雷氏菌属、假单胞菌属、念珠菌属、肝浆菌属和支原体属的细菌以及气单胞菌科、肠杆菌科和团头菌科的未分类类群呈现。在肠道粘膜和鲈鱼内容物中,优势菌群还以支原体、沙雷氏菌和假单胞菌为主。与蠕虫相关的微生物区系主要是沙雷氏菌属、假单胞菌属和支原体属,以及一个未分类的梭菌科属,命名为u114(图3)。应该注意的是,与其他隔室和绦虫相比,肠粘膜的微生物区系和内容物具有可考虑的变异性。
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图3:鲈鱼及其寄生虫(绦虫)胃肠道不同部位微生物群落的属和科比例

与鲈鱼肠道和绦虫相关的主要优势菌的相对丰度见表1。假单胞菌丰富度(Pseudomonas sp.)。幽门盲囊中微生物群落的含量显著高于与鲈鱼胃和肠道内容物相关的微生物区系。胃内容物群落中的假单胞菌也明显高于与绦虫相关的微生物区系。
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表1:鲈鱼及其绦虫胃肠道优势细菌属(16S rRNA基因序列V3-V4区的百分比)的相对丰度

经Dunn's post hoc检验,沙雷氏菌的相对丰度仅在绦虫微生物群和鲈鱼胃内容物之间有统计学差异(p≤.05)。在鱼类和绦虫的微生物群落中,梭菌科的支原体和未分类支原体U114没有明显的差异。与鞭虫群落相关的独特细菌分类群如表2所示。
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表2:与绦虫相关的独特细菌类群的相对丰富度

主坐标分析如图4所示。根据基于QIIME(图4a)和Phyloseq(图4b,c)计算矩阵的Adonis检验结果,胃内容物的微生物区系与消化道其他部分相关的微生物区系显著不同(p≤.05)(Phyloseq矩阵1除外)。
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图4:鲈鱼肠道相关微生物区系的主坐标分析(PCoA)

根据QIIME矩阵,与绦虫相关的微生物区系与胃和肠内容物的微生物区系以及胃和肠粘膜的微生物区系没有显著差异(表3)。同时,与蠕虫相关的微生物区系与肠道内容物微生物区系(基质1和基质2)和肠道粘膜微生物区系(基质2)有显著差异。但由于上次比较的R2值较低,我们可以得出结论,没有显著的影响。幽门盲囊相关的微生物区系与肠道内容物(基质1和2)和肠粘膜(基质1)的微生物区系显著不同(表3)。
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表3:用QIIME和Phyloseq(Adonis Test)计算鲈鱼和绦虫消化道不同亚室相关微生物区系的比较

4、用PICRUST预测鱼肠道和绦虫微生物区系的功能元基因组
328个不同的基因类别代表了鲈鱼和绦虫微生物群落在新陈代谢和环境信息处理途径中在3级的预测功能元基因组途径。
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图5:预测的胃和肠粘膜的功能代谢途径以及鲈鱼和绦虫的含量在2和3级

综上所述,首次使用新一代测序方法分析了鲈鱼胃肠道的微生物群落及其来自原头藻属的绦虫。数据显示,这些绦虫栖息着不同的微生物群落。鱼肠道初级微生物区系的建立数据证实了鲈鱼肠道中存在相同的细菌类群,也存在于该寄生虫的被膜上。这个过程发生在第一次喂养之后,分阶段进行,导致几周到几个月后形成“成年微生物区系”。利用多个中间宿主,鱼类绦虫有一个复杂的生活史。鱼肠道中的寄生虫出现在后者已经被初级微生物区系填充并与其相互作用之后。也有可能是寄生虫在“去往”最终宿主的路上被一定数量的细菌类群定居。然而,要了解这些细菌在寄生虫和宿主之间的关系中的作用,还需要进一步的研究。PICRUST对鲈鱼和绦虫微生物群落的分析结果表明,预测的功能途径可能对鲈鱼的营养和健康起到积极的作用。新一代测序数据暗示了微生物区系的功能能力(通过PICRUST),这些功能可能是鲈鱼肠道及其绦虫所固有的,证实了早期基于传统微生物学和生理学方法关于细菌在各种生理过程中作用的看法。这些早期的研究证明了这些细菌在帮助消化和提供必需的维生素和氨基酸方面的重要作用,从而挑战了卫生假说。

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