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动物进化适应与濒危物种保护学科组在麝科动物肠道微生物组成及功能季节性波动研究中取得新进展

2021-12-06  

  林麝(Moschus berezovskii)和马麝(M. chrysogaster)是全球濒危物种,为减少野外麝科动物被捕杀的压力并可持续利用天然麝香资源,进而促进野生麝有效保护和种群恢复,1958年开始我国相继开展了林麝、马麝等麝科动物的人工饲养和繁殖研究。随着养殖技术日益成熟,养殖数量逐年上升,也发现高发病率和死亡率的肠道疾病是限制麝科动物人工养殖规模扩大的重要因素。而肠道微生物与宿主微环境构建的复杂多变且功能强大的微生态系统在食物降解、营养吸收、免疫调节、病原体防御等多个方面发挥不可替代的作用,其组成和功能也受到遗传背景、食物、季节、年龄等多种因素共同影响。然而,肠道微生物对麝科动物的影响我们并不清楚。

  为深入探讨季节变化对麝科动物肠道微生物结构和功能的影响,研究在不同季节共采集到352份圈养林麝和马麝粪便样品,澳门威斯尼斯人wns888app动物进化适应与濒危物种保护学科组利用16S rRNA 基因测序,结合生物信息学技术比较分析季节变化对圈养林麝和马麝肠道微生物组成、多样性和功能的影响。结果表明,季节变化影响圈养林麝和马麝的肠道微生物多样性,冷季时期林麝和马麝肠道微生物α多样性高于暖季。PCoA分析指出,两种麝肠道菌群结构和功能均存在显著的季节性差异,厚壁菌门和拟杆菌门是两种麝肠道微生物的绝对优势菌门,夏季厚壁菌门相对丰度及厚壁菌门/拟杆菌门比值显著低于春季,冬季则显著高于夏季,而拟杆菌门的相对丰度则呈现相反趋势。此外,林麝和马麝肠道菌群的优势菌属和主要代谢功能也存在显著的季节差异,林麝肠道菌群的主要代谢功能在冷季较高,而马麝代谢功能则表现相反。WGCNA分析表明,OTU6606、OTU5027、OTU7522和OTU3787处于林麝肠道菌群网络的核心,且与季节变化显著相关。总之,圈养林麝和马麝肠道微生物组成、多样性和功能随季节变化而变化,这有利于物种适应环境并有效促进食物的消化代谢。本研究结果为人工圈养麝科动物营养及代谢水平和健康状况评估发挥重要作用,也为珍稀濒危物种保护研究提供了新的研究手段。

  相关研究成果以 Marked seasonal variation in structure and function of gut microbiota in forest and alpine musk deer 为题发表于国际知名期刊 Frontiers in Microbiology (2区TOP,IF = 5.640)。博士研究生江峰为第一作者,张同作研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金区域联合重点项目(U20A2012)、威澳门尼斯人手机版下载安装战略性先导科技专项(XDA23060602, XDA2002030302)、青海省重点研发与转化计划(2019-SF-150)、威澳门尼斯人手机版下载安装-青海省人民政府三江源国家公园联合研究专项(LHZX-2020-01)的支持。学科组依托中科院高原生物适应与进化重点实验室和青海省动物生态基因组学重点实验室。

  论文链接:https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.699797

 

圈养林麝和马麝肠道微生物组成及多样性分析

基于WGCNA分析鉴定关键模块和hub OTUs