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a级黄色片助力中山大学颜庆云教授团队揭示斑马鱼发育过程肠道微生物生态演替调控机制!

来源:admin    发布时间:2021-02-20   阅读数:70

近日,中山大学环境科学与工程学院颜庆云教授及其研究团队的研究成果发表在微生物学领域国际著名期刊npj Biofilms and Microbiomes上。该研究通过对斑马鱼孵化和饲养环境的控制对肠道微生物群落构建和演替进行了系统研究。热烈祝贺颜庆云教授及其研究团队。文章通讯作者为颜庆云教授,第一作者为肖凡书博士,a级黄色片有幸负责该研究的基因测序工作,以下是该研究结果的详细解读。


Host development overwhelms environmental dispersal in governing the ecological succession of zebrafish gut microbiota

斑马鱼发育过程肠道微生物生态演替调控机制

项目文章|a级黄色片助力中山大学颜庆云教授团队揭示斑马鱼发育过程肠道微生物生态演替调控机制!

作者:Fanshu Xiao 等

期刊:npj Biofilms and Microbiomes

时间:2021.01.19

影响因子:7.067

DOI:10.1038/s41522-020-00176-2


一、文章摘要

阐明肠道微生物群落生态演替机制是肠道生态学的研究热点之一,当前关于水生动物肠道菌群随宿主发育的生态演替机制不明确,主要是由于其发育过程肠道菌群、宿主和环境等均复杂多变。为系统揭示环境改变和宿主发育对肠道菌群生态演替的影响,该文构建了三种不同环境孵化斑马鱼、孵化后再次进行养殖环境转换以揭示宿主整个发育过程(从孵化到性成熟)主导肠道菌群生态演替的主导原因。研究发现斑马鱼发育过程对其肠道菌群影响显著,而环境的变化对其影响不明显,并且分析结果表明均质选择这一生态过程对斑马鱼肠道菌群调控的贡献随发育而增强。该研究不仅增强了对斑马鱼微生物生态演替调控机制的认识,而且也为其他水生动物肠道生态学研究提供了新思路。


二、主要内容

1.构建用于斑马鱼孵化和养殖的不同水环境

为研究孵化环境和养殖环境对斑马鱼肠道菌群的生态演替的影响,作者首先构建了三种不同的水环境(图1)。孵化实验起始前,这三种环境的理化指标差异显著,如环境A的Chl-a和TOC浓度最高,环境B的SOP、NH4-N和NO2-N浓度最高,而环境C有着最高的NO3-N。针对三种环境的水样进行微生物多样性测序,发现其微生物组成也存在显著差异,有高达63.7%的OTU是不同环境所特有的。随后用三种不同环境的水孵化斑马鱼,12 dph后斑马鱼被分配到三种不同环境中养殖至成鱼(图1)。


宿主和环境对斑马鱼肠道菌群生态演替影响实验设计
图1. 宿主和环境对斑马鱼肠道菌群生态演替影响实验设计


2.环境对斑马鱼肠道菌群的影响

对来自不同孵化环境、不同养殖环境的各发育阶段的斑马鱼肠道微生物进行多样性测序,发现在12dph时各环境的斑马鱼肠道菌群组成高度相似。同时分析斑马鱼肠道和各对应水环境的微生物组成差异显著,其中在肠道样本中大部分高丰度的OTU在对应的水环境中丰度较低。而Bray-Curtis分析表明在不同环境中斑马鱼的微生物组成根据宿主发育阶段分成明显的三组,其中丰度前20的OTU可解释各样本的39.7%~43.1%的差异,也表明斑马鱼发育阶段间的微生物组成差异显著。12dph后将斑马鱼进行养殖环境转换进一步测试环境变化对肠道菌群组成的影响,结果表明不论环境是否改变,肠道群落的生态演替主要与斑马鱼发育阶段相关(图2),各发育阶段斑马鱼肠道微生物组成和对应的水环境的差异较大。


宿主发育和环境对斑马鱼肠道微生物组成的影响
图2. 宿主发育和环境对斑马鱼肠道微生物组成的影响


3.宿主发育主导斑马鱼肠道菌群生态演替

孵化环境和生长环境转换对斑马鱼肠道菌群组成的影响都不显著,通过对发育阶段、食物和环境等因素对肠道菌群生态演替贡献度的MRT解析发现,在所解释的68.3%的微生物多样性差异中,最重要的是发育阶段因素,可解释46.2%的差异(图3a)。同时,Shannon、PD和丰富度指数也显示出不同发育阶段之间的微生物菌群差异显著(图3b),而环境和食物因素和肠道菌群组成相关性弱。因此,斑马鱼的发育阶段是其肠道菌群演替的主要影响因素,远远超出环境和食物等因素的影响。


斑马鱼肠道微生物多样性主要与宿主发育相关
图3. 斑马鱼肠道微生物多样性主要与宿主发育相关


三、总  结

该文着重研究了宿主发育、孵化环境和养殖环境转换对斑马鱼从孵化到性成熟整个发育过程肠道微生物演替的影响,结果表明斑马鱼的发育过程是决定和解释肠道菌群的生态演替主要因素。该研究不仅增强了对鱼类肠道微生物生态演替调控机制的认识,而且也为其他水生动物肠道生态学研究提供了新思路。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41522-020-00176-2





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