越冬白头鹤肠道微生物群落结构组成的时空变化及其影响因素的研究

发布时间：2020-05-15 08:43

【摘要】：肠道微生物在机体维持健康中发挥重要的作用,其群落组成受到内源和外源因素的影响。内源因素包括遗传、性别等因素;外源因素包括季节、空间等环境因子。鸟类由于具有飞翔能力,可以大范围、远距离传播和扩散微生物,因此其肠道微生物的研究倍受关注,特别是集群水鸟的肠道微生物研究已经成为关注的热点。迁徙水鸟肠道微生物多样性及其维持机制和功能解释将成为水鸟生态学研究的一个重点领域。本文以长江中下游流域的升金湖和菜子湖的越冬白头鹤(Grus monacha)为对象,采用非损伤技术获得粪便样品,并提取寄主粪便的总DNA,通过高通量测序技术(Illumina HiSeq)平台,进行16S rRNA高变区的PCR扩增测序,并进行生物信息学的分析,研究地理格局、季节动态、环境等因素对寄主肠道微生物群落复合体结构和功能的影响,阐明越冬白头鹤肠道微生物群落的组成特点和功能的响应。并取得以下主要结果:(1)越冬白头鹤肠道微生物优势微生物群落的组成主要由厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)。升金湖白头鹤肠道微生物群落中厚壁菌门占绝对优势,而菜子湖白头鹤肠道微生物中厚壁菌门和变形菌门的相对丰富度都比较高;升金湖越冬白头鹤肠道中的厚壁菌门的相对丰度随越冬期的推进显著增加,而变形菌门随越冬期的推进显著减少;菜子湖越冬白头鹤肠道中厚壁菌门相对丰度增加时,拟杆菌门的相对丰度相对减少。放线菌门的相对丰度随着越冬期的进行有显著的增加。此外,根据变差分析的结果显示,地理位置的变化对越冬白头鹤肠道微生物群落组成的影响最大,其次是季节变化,最后为食物差异。(2)基于16SrRNA测序数据,通过PICRUSt对微生物功能进行预测,结果表明越冬白头鹤肠道微生物的功能主要与物质和能量代谢有关。在空间水平上,两湖泊间白头鹤肠道微生物预测功能氨基酸代谢和能量代谢相关微生物都有明显差异菜子湖白头鹤肠道微生物预测功能氨基酸代谢明显高于升金湖,而升金湖越冬白头鹤肠道微生物能量代谢功能生物明显的高于菜子湖。在季节变化水平上,升金湖和菜子湖白头鹤肠道微生物基因预测功能随着越冬期的进行没有显著变化。(3)NMDS分析和相似性分析都表示性别的差异对肠道微生物的组成有一定的影响。但是Lefse分析在门水平上不同性别间并未检测到显著性的差异,并且在属的水平上仅有2个属有显著差异,且属的相对丰富度较低(0.1%)。在雌性体内乳酸菌占有绝对优势,而在雄性体内螺旋杆菌占有绝对优势。(4)越冬白头鹤与同一栖息地的越冬白额雁的肠道微生物的基本组成是由厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门等。通过alpha多样性分析和beta多样性分析,说明了越冬白头鹤和越冬白额雁肠道微生物的结构组成存在显著性的差异,并且越冬白额雁的alpha多样性指数明显的高于越冬白头鹤的alpha多样性指数。两种迁徙鸟类肠道中存在病原菌类,其中人类共感染的肠道微生物包括螺杆菌属(Helicobacter),梭菌属(Clottridium),肠球菌属(Enterococus),分支杆菌属(Mycobacterium)和红球菌属(Rhodoccus)。
【图文】：

物的肠道内营养丰富，并且肠道可以保持恒温状态，因此这些环境非常利于微逡逑生物群落的生存。然而研宄表明肠道微生物群落组成受到宿主的饮食习惯，生逡逑活方式，卫生状况或抗生素的使用的影响（图１－１）。因此，与宿主基因组不同，逡逑１逡逑

并且没有补充微生物群落的机制，特别是在结肠中，对于有些有益逡逑微生物的消耗可能是不可逆的。肠道中不易受条件变化影响的区域可用作细菌逡逑群落的储存器，因此这些细菌群落可在管腔内生长（图１－２）逦阑尾存在一些逡逑多样化的微生物群落和一系列专门的免疫细胞。在兔子体内，细菌可以协调Ｂ逡逑和Ｔ淋巴细胞免疫作用从而共同影响宿主身体健康，表明了与这些组织相关的逡逑肠道微生物的生态位是免疫调节的重要场所［３０］。机体内微生物群落稳定性以及逡逑在肠道细菌群落结构的改变或肠道中某些微生物群落的灾难性消耗后，，并重新逡逑保持肠道微生物的稳定性显得至关重要。逡逑＾逦＼逦Ｂ逦ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ逦Ｃ逡逑…Ｘｒ邋＊－邋＇、一邋Ｖ逡逑ｉｎｎｅｒ邋？逦？逦，逦？逦＇邋ｒｅｃｏｖｅｒｙ－．逡逑Ｉｆ邋１邋ｉ逡逑图１－２肠道作为微生物的主要栖息地（Ｇｒｅｇｏｒｙ，邋２０］６）。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｇｕｔ邋ｍｉｃｒｏｈａｂｉｔａｔｓ邋ａｓ邋ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ邋ｏｆ邋ｂａｃｔｅｒｉａｌ邋ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ邋Ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｎｉｃｈｅｓ邋（Ｇｒｅｇｏｒｙ，逡逑２０１６）．逡逑６逡逑Ｉ逡逑
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q95;Q93

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本文编号：2664769