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論文解讀--河鱸胃腸道微生物群落組成及寄生于鱸魚消化道的絳蟲

出處:水生動物健康評估公眾號 作者:陳國權 水產養殖網 2020-01-14 12:13:00

今天和大家分享一篇來自Fish Diseases的文章:河鱸胃腸道微生物群落組成及寄生于鱸魚消化道的絳蟲。引用信息如下:
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實驗結果如下:
1、寄生蟲感染的流行率和平均強度
通過對Malye Chany湖不同年份(2010年和2012-2014年)觀測的202尾鱸魚的寄生蟲學分析,揭示了該湖鱸魚原頭蚴的流行情況。感染率從4.1%到17.4%不等(圖S1a和S1b)。平均寄生蟲感染強度(±SE)分別為1.0±0.0、1.6±0.31、1.5±0.5和1.6±0.22。

2、微生物群落的豐富度和多樣性估算
對鱸魚腸道及其絳蟲的微生物群落豐富度(OTU數和Chao1值)的估計表明,胃內容物的豐富度最高,腸和幽門盲囊的豐富度最低(圖1)。胃內容物微生物群落中觀察到的OTU數顯著高于幽門盲囊和腸黏膜中的OTU數(H=17.16,p≤.01)。胃內容物香農指數與腸粘膜香農指數差異顯著(H=13.66,p≤0.02)。胃內容物、腸粘膜內容物和腸內容物之間的辛普森指數差異有統計學意義(H=15.43,p≤.02)。蠕蟲伴生微生物區系與腸胃微生物區系的Chao1指數無顯著差異。
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圖1:鱸魚和寄生于其消化道的絳蟲胃腸道微生物群落多樣性分析。SM,胃粘膜;SC,胃內容物;PC,幽門盲囊;Cs,絳蟲;IM,腸粘膜;IC,腸內容物

3、鱸魚及其寄生蟲胃腸道微生物區系的研究
寄生于其消化道的鱸魚和絳蟲的微生物群落以變形桿菌、蠕形桿菌、梭狀桿菌和擬桿菌為主(圖2)。
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圖2:鱸魚和寄生蟲消化道的微生物門組成

在較低的分類水平上,各魚的粘膜微生物區系、胃和幽門盲囊的含量存在差異,主要由沙雷氏菌屬、假單胞菌屬、念珠菌屬、肝漿菌屬和支原體屬的細菌以及氣單胞菌科、腸桿菌科和團頭菌科的未分類類群呈現。在腸道粘膜和鱸魚內容物中,優勢菌群還以支原體、沙雷氏菌和假單胞菌為主。與蠕蟲相關的微生物區系主要是沙雷氏菌屬、假單胞菌屬和支原體屬,以及一個未分類的梭菌科屬,命名為u114(圖3)。應該注意的是,與其他隔室和絳蟲相比,腸粘膜的微生物區系和內容物具有可考慮的變異性。
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圖3:鱸魚及其寄生蟲(絳蟲)胃腸道不同部位微生物群落的屬和科比例

與鱸魚腸道和絳蟲相關的主要優勢菌的相對豐度見表1。假單胞菌豐富度(Pseudomonas sp.)。幽門盲囊中微生物群落的含量顯著高于與鱸魚胃和腸道內容物相關的微生物區系。胃內容物群落中的假單胞菌也明顯高于與絳蟲相關的微生物區系。
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表1:鱸魚及其絳蟲胃腸道優勢細菌屬(16S rRNA基因序列V3-V4區的百分比)的相對豐度

經Dunn's post hoc檢驗,沙雷氏菌的相對豐度僅在絳蟲微生物群和鱸魚胃內容物之間有統計學差異(p≤.05)。在魚類和絳蟲的微生物群落中,梭菌科的支原體和未分類支原體U114沒有明顯的差異。與鞭蟲群落相關的獨特細菌分類群如表2所示。
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表2:與絳蟲相關的獨特細菌類群的相對豐富度

主坐標分析如圖4所示。根據基于QIIME(圖4a)和Phyloseq(圖4b,c)計算矩陣的Adonis檢驗結果,胃內容物的微生物區系與消化道其他部分相關的微生物區系顯著不同(p≤.05)(Phyloseq矩陣1除外)。
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圖4:鱸魚腸道相關微生物區系的主坐標分析(PCoA)

根據QIIME矩陣,與絳蟲相關的微生物區系與胃和腸內容物的微生物區系以及胃和腸粘膜的微生物區系沒有顯著差異(表3)。同時,與蠕蟲相關的微生物區系與腸道內容物微生物區系(基質1和基質2)和腸道粘膜微生物區系(基質2)有顯著差異。但由于上次比較的R2值較低,我們可以得出結論,沒有顯著的影響。幽門盲囊相關的微生物區系與腸道內容物(基質1和2)和腸粘膜(基質1)的微生物區系顯著不同(表3)。
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表3:用QIIME和Phyloseq(Adonis Test)計算鱸魚和絳蟲消化道不同亞室相關微生物區系的比較

4、用PICRUST預測魚腸道和絳蟲微生物區系的功能元基因組
328個不同的基因類別代表了鱸魚和絳蟲微生物群落在新陳代謝和環境信息處理途徑中在3級的預測功能元基因組途徑。
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圖5:預測的胃和腸粘膜的功能代謝途徑以及鱸魚和絳蟲的含量在2和3級

綜上所述,首次使用新一代測序方法分析了鱸魚胃腸道的微生物群落及其來自原頭藻屬的絳蟲。數據顯示,這些絳蟲棲息著不同的微生物群落。魚腸道初級微生物區系的建立數據證實了鱸魚腸道中存在相同的細菌類群,也存在于該寄生蟲的被膜上。這個過程發生在第一次喂養之后,分階段進行,導致幾周到幾個月后形成“成年微生物區系”。利用多個中間宿主,魚類絳蟲有一個復雜的生活史。魚腸道中的寄生蟲出現在后者已經被初級微生物區系填充并與其相互作用之后。也有可能是寄生蟲在“去往”最終宿主的路上被一定數量的細菌類群定居。然而,要了解這些細菌在寄生蟲和宿主之間的關系中的作用,還需要進一步的研究。PICRUST對鱸魚和絳蟲微生物群落的分析結果表明,預測的功能途徑可能對鱸魚的營養和健康起到積極的作用。新一代測序數據暗示了微生物區系的功能能力(通過PICRUST),這些功能可能是鱸魚腸道及其絳蟲所固有的,證實了早期基于傳統微生物學和生理學方法關于細菌在各種生理過程中作用的看法。這些早期的研究證明了這些細菌在幫助消化和提供必需的維生素和氨基酸方面的重要作用,從而挑戰了衛生假說。

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