池塘和工厂化养殖牙鲆肠道菌群结构的比较分析

李存玉，徐永江，柳学周，等

摘要：肠道是宿主体内微生物的主要聚集区，肠道菌群与宿主共同进化，并通过长期的自然选择，定植菌群、宿主与环境之间形成一个相对稳定的微生态系统，共同完成宿主对环境的适应调控、营养代谢、生长发育、健康保障等生理过程。人类对肠道微生物的研究起始于19世纪后期，近年来生物技术的发展推动了肠道微生物研究快速发展，特别是在美国“国家微生物组计划”的推动下，人类对肠道菌群的演替规律、生理功能及其与健康的关系有了更加深入的认识。牙鲆（Paralichthys olivaceus）是我国重要的海水养殖经济鱼类，养殖生产过程中，如何调控养殖鱼健康生长和获得最大产出是养殖业者关注的焦点。为了给牙鲆养殖产业提供生长健康调控技术，本研究从肠道菌群结构出发，分析了池塘和工厂化养殖条件下牙鲆肠道菌群结构差异及其与饵料、水环境、底质等的关系。采用MiSeq高通量测序技术和生物信息学分析手段，构建了两种养殖条件下牙鲆肠道、养殖水体、饵料和池塘底泥等7个样品的16s rRNA基因测序文库，分析了不同样品中菌群结构组成和生物多样性。结果：表明：池塘牙鲆肠道（B1）、工厂化牙鲆肠道（B5）、池塘水样（A1）、工厂化水样（A8）、池塘底泥（C7）、工厂化饵料（E1）、池塘养殖饵料（E3）样品中菌群数量分别归类于309、328、228、297、646、122和129个OTU，主要代表厚壁菌门、变形菌门、放线菌门、梭杆菌门、蓝藻门、拟杆菌门和疣微菌门等7个优势菌门；通过香农指数、辛普森指数和物种丰富度指数的综合分析，发现池塘底泥细菌多样 性最高而工厂化饵料细菌多样性最低，池塘牙鲆肠道菌群的生物多样性高于工厂化养殖牙鲆；池塘养殖牙鲆肠道中以厚壁菌门（30.49%）、变形菌门（19.16%）和梭杆菌门（11.11%）为主，其中芽孢杆菌属（27.66%）占绝对优势，而弧菌属（0.16%）丰度最小；工厂化养殖牙鲆肠道中以变形菌门（44.31%）、厚壁菌门（11.57%）和放线菌门（4.79%）为主，其中不动杆菌属（10.37%）丰度最大，其它优势军属按丰度大小依次为芽孢杆菌属（9.42%）、发光杆菌属（7.32%）、军团杆菌属（7.32%），弧菌属（4.05%）相对B1中丰度较高。牙鲆肠道第一优势菌群为厚壁菌门，主要与宿主营养代谢调节相关，同时有益微生物和有害微生物也是肠道菌群的重要组成部分。两种养殖条件下，牙鲆肠道优势菌群均为芽孢杆菌，同时两种养殖条件下的牙鲆肠道内均具有一定比例的特有菌属。热图进化和主成分分析表明，两种养殖条件下牙鲆肠道菌群结构与饵料中菌群结构关系密切，此外受养殖水环境中菌群结构影响较大。研究结果将为今后牙鲆营养代谢调控、养殖专用高效微生态制剂的研制和养殖环境微生态调控技术构建提供理论依据，也可为今后研究牙鲆肠道优势菌群的生理功能提供前期分类和认知基础。

来源出版物：水产学报, 2015, 39(2): 245-255

入选年份：2015