低氧暴露对大鼠肠道微生物群落的影响

【背景】低氧暴露时机体会对物质的吸收和代谢作出调整,以维持自身的能量需求。肠道微生物参与了宿主众多生理过程,尤其在宿主消化、代谢、免疫等多方面发挥了重要作用。而目前对于低氧暴露过程中宿主肠道微生物群落结构和功能的动态变化,以及这些变化与宿主习服低氧之间的关系则少有报道。【目的】研究大鼠暴露于低氧环境后其肠道微生物群落的结构和多样性,探讨低氧暴露对宿主肠道微生物群落的影响,以及肠道微生物群落的变化与宿主代谢之间可能存在的关系。【方法】分别收集低氧暴露1、7、14、21和28 d的实验组(模拟海拔4 500 m)和对照组(43.5 m)的SD大鼠粪便样品,通过IlluminaHiSeq测序平台对样品进行16SrRNAV3-V4区测序,利用Uparse、Qiime、LEfSe和PICRUSt软件分析肠道微生物群落结构、丰度、多样性、组间差异,并利用KEGG数据库对肠道微生物的功能进行预测。【结果】不同低氧暴露时间组和对照组SD大鼠肠道微生物群落特征具有明显差异。低氧暴露组SD大鼠的肠道微生物群落中拟杆菌门(Bacteroidetes)、拟杆菌目(Bacteroidales)、拟杆菌科(Bacteroidaceae)、普氏菌科(Prevotellaceae)、普氏菌属(Prevotella)和普氏菌种(copri)的相对丰度较高且具有统计学意义。相应时间的对照组SD大鼠肠道微生物群落中瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、梭菌纲(Clostridia)和梭菌目(Clostridiales)等相对丰度较高且具有统计学意义。功能预测发现遗传信息处理和代谢相关通路在低氧暴露组SD大鼠肠道微生物中明显富集。【结论】低氧暴露过程中SD大鼠肠道微生物群落结构和多样性呈动态变化,碳水化合物代谢相关菌群(普氏菌和拟杆菌)明显增加,可能参与了宿主能量代谢调整,有利于机体对低氧环境的习服。     

不同生长阶段舜皇山土猪肠道微生物组成与多样性

目的 挖掘肠道微生物在舜皇山土猪耐粗饲及抗病等方面的作用,为舜皇山土猪的饲养与保护以及益生菌的开发提供理论依据。 方法 采集3个生长阶段的舜皇山土猪粪便样品,各4~5组,进行16S rDNA V3-V4区基因高通量测序,分析其微生物的组成及多样性。 结果 舜皇山土猪肠道微生物主要由拟杆菌门(Bacteroides)、厚壁菌门(Firmicutes )组成,但这两个主要门类的丰富度在各生长阶段有较大差异,且哺乳猪肠道的变形菌门(Proteobacteria)丰富度明显高于其他生长阶段。舜皇山土猪肠道内的Firmicutes/Bacteroides(F/B)比例较低,具有较高的瘦肉率的潜力,但并未表现出很高的瘦肉率,推测与其自身生长缓慢有关。不同生长阶段舜皇山土猪肠道微生物中的优势菌属有所不同,但普氏菌、考拉杆菌属、瘤胃菌科是它们的共性菌,这与商品化猪肠道的优势属(主要是乳杆菌、链球菌等)存在明显差异。考拉杆菌属在肠道微生态的动态平衡方面起着至关重要的作用,并且在含致病菌较少的保育猪中丰富度较高,推测其在舜皇山土猪抗病特性方面具有重要作用。与其他两个生长阶段的猪相比,哺乳猪丰富度差异显著的细菌菌属有23种,保育猪12种,育肥猪27种,但它们含有较多的益生菌,如SCFAs产生菌、木聚糖降解菌、纤维降解菌等,推测与其耐粗饲料特性相关。 结论 舜皇山土猪的发育状态以及饮食习惯影响其肠道微生物的组成。舜皇山土猪的瘦肉率受肠道内F/B比例的影响,同时其自身生长速率也有可能影响其瘦肉率。考拉菌属可能在舜皇山土猪抗病特性方面具有重要作用。舜皇山土猪肠道内的木聚糖降解菌、纤维降解菌等微生物是其耐粗饲的主要原因。     

白及根腐病植株根际土壤微生物群落组成特征分析

分析白及根腐病植株根际土壤微生物群落组成特征,为理解白及根腐病发病机理并针对性开展防治工作提供科学依据。利用Illumina HiSeq高通量测序技术,比较分析白及根腐病与健康植株根际土壤微生物群落结构特征,并对土壤理化性质与酶活性进行定量分析。白及根际土壤中优势真菌为子囊菌门(Ascomycota)和Mortierellomycota,优势细菌为变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。与健康植株相比,发病白及根际土壤Ascomycota相对丰度显著升高,而Mortierellomycota相对丰度显著降低;镰刀菌属(Fusarium)和白粉菌属(Erysiphe)等致病菌群相对丰度显著升高(P<0.05)。多元统计分析表明,健康与发病白及根际土壤细菌与真菌群落存在明显分化。此外,健康植株根际土壤脲酶、蛋白酶与蔗糖酶活性和有效钾含量较高,pH、有机质、铵态氮与硝态氮含量较低。白及根腐病的发生可能与土壤致病菌相对丰度升高、微生物群落结构变化、酶活性降低、养分失衡等因素有关。     

鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物群落结构及功能预测分析

【目的】分析鄱阳湖越冬白鹤在人工生境中肠道微生物群落组成和代谢功能特征。【方法】利用16S rRNA基因高通量测序技术比较藕田和稻田2种不同人工生境鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物群落组成和重建未观察到的状态(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states, PICRUSt)进行功能预测。【结果】稻田白鹤肠道微生物α多样性(Ace、Chao1、Shannon和Simpson指数)高于藕田白鹤,但未达到显著水平(P>0.05)。基于Binary-Jaccard距离矩阵的β多样性分析发现2种人工生境的白鹤肠道微生物群落结构差异显著(R²=0.312, P<0.05)。不同人工生境鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物组成存在差异,藕田白鹤肠道微生物的优势菌属是土孢杆菌属、罗布西亚属和苏黎世杆菌属;稻田白鹤肠道微生物的优势菌属是乳酸杆菌属、里氏杆菌属和球菌属。线性判别分析[line discriminant analysis (LDA) effect size, LEfSe]分析发现乳杆菌科、乳酸杆菌属、苏黎世杆菌属等具有较强发酵代谢碳水化合物能力的微生物在2种人工生境下差异显著。PICRUSt功能预测表明鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物与新陈代谢、基因信息处理、环境信息处理和人类疾病等功能相关,在level 1水平上,有5类代谢通路具有显著性差异(P<0.001)。【结论】两种人工生境中鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物组成和群落特征差异较大,可能是由于同域觅食鸟类的种类、数量以及食物来源的不同。同时,PICRUSt功能预测揭示了不同人工生境中鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物功能基因丰度的显著差异,表明白鹤可以通过调整自身肠道微生物组成来适应不同人工生境食物资源的变化带来的挑战。本研究对不同人工生境下白鹤肠道微生物的组成和功能潜力的研究结果可以为鄱阳湖越冬白鹤肠道微生物的研究提供一定依据,对于白鹤的保护和制定管理策略具有一定的参考价值和现实意义。     

不同养殖场林麝肠道微生物组成和功能的差异

肠道疾病是养殖林麝(Moschus berezovskii)常见疾病。动物肠道微生物伴随宿主进化并与胃肠道构成了复杂的微生态系统。为探究不同饲养环境对圈养林麝肠道微生物组成和功能的影响,本研究对采自国内5个不同养殖场的215份粪便样品进行了16S rRNA基因高通量测序,对比分析不同养殖场林麝肠道微生物组成、多样性和功能的差异。结果显示,厚壁菌门和拟杆菌门是未喂食复合益生菌的祁连县养殖场林麝肠道菌群的绝对优势菌门,而喂食复合益生菌的甘肃两当县和陕西凤县的4家养殖场林麝肠道菌群的绝对优势菌门为厚壁菌门和变形菌门。不同养殖场林麝肠道菌群组成、优势菌门、优势菌属、潜在致病菌、代谢及疾病相关功能均有显著差异。祁连县养殖场林麝肠道微生物的α多样性和疾病相关功能表达量显著低于其他养殖场,并以肠型2为主,其主导菌为厚壁菌门、UCG-005和拟杆菌属;两当县和凤县的4家养殖场林麝肠道菌群潜在致病菌相对丰度较低。本研究推测食物组成差异可能是导致不同养殖场林麝肠道微生物差异的主要因素,复合益生菌的使用可能是导致α多样性和潜在致病菌下降的重要因素。该结果可为林麝的人工养殖和有效管理提供科学依据,也对人工饲养...     

解决法医学问题的新工具：微生物群落

生物痕迹往往成为刑事侦查案件中的突破口,比如在涉及个人识别、嫌疑人追踪或者死亡时间(postmortem interval,PMI)等法医学问题上,生物源性证据往往发挥着至关重要的作用。目前,许多传统的法医学方法仍在沿用,但研究者们试图发现新的法医学工具,以此来弥补传统方法的不足或者为法医学实践增加新的思路和方法。得益于测序技术的发展,研究者们发现机体内外的微生物数量要远远超过细胞的数量,它们在地点溯源、个人识别、死亡时间的推断、生物犯罪及环境保护等方面均有着不小的应用价值。本文对这方面的研究进展进行了介绍。     

黎族人肠道微生物群落结构特征及其与饮食关联性

【目的】对采集自海南省白沙地区的黎族健康志愿者肠道菌群进行研究,旨在揭示黎族人肠道微生物群落结构特征及其与饮食的相关性。【方法】以海南省白沙黎族自治县征集的22名志愿者晨便为研究对象,应用基于16S r RNA基因V3–V4可变区的高通量测序技术测定其肠道菌群组成,并与其他民族肠道菌群进行比较分析,详细记录黎族22名志愿者的营养物质摄入情况,探索其肠道微生物群落结构特征及其与饮食的相关性。【结果】在门水平上,拟杆菌门(Bacteroidetes,58.96%)和硬壁菌门(Firmicutes,37.77%)在黎族志愿者肠道内含量最高;在属的水平上,普氏菌属(Prevotella,49.38%)在黎族健康志愿者肠道内含量最高。基于微生物群落α和β多样性的分析结果表明,黎族人肠道菌群与中国其他民族人群肠道菌群呈现出显著差异且α多样性显著低于其他民族,特征性差异菌属为:链型杆菌属(Catenibacterium)、普氏菌属(Prevotella)、巨型球菌属(Megasphaera)、巨单胞菌属(Megamonas)、考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)和布劳特氏菌属(Blautia)。基于肠道核心微生物与营养物质相关性的研究显示,普氏粪杆菌(Faecalibacterium prausnitzii)与膳食纤维、Cu、Mg和Mn的摄入量呈现显著正相关,与脂肪和VB2的摄入量呈现显著负相关,而罗氏乳杆菌(Lactobacillus rogosae)与膳食纤维、Zn和Fe的摄入量呈显著正相关,与烟酸摄入量呈显著负相关。【结论】揭示了肠道微生物在不同地域和民族之间的差异,研究结果提供了一种通过膳食来优化菌群结构、调控宿主肠道微生态平衡的新思路。     

16S rRNA测序技术在肠道微生物中的应用研究进展

16S rRNA测序是高通量测序依赖的肠道微生物研究方法之一,该方法可以对肠道微生物中的所有菌种进行精确定量,因此正逐渐成为研究肠道微生物菌种丰度变化的主流。肠道微生物16S rRNA测序的应用过程中有两个问题至关重要,一是如何根据需要选择测序方案;二是面对高通量测序得到的海量数据,如何进行生物信息学分析,以得到具有生物学意义的结果。从测序平台、测序片段、测序数据量的选择3个方面讨论了如何选择测序方案,并从序列聚类与注释、群落结构分析、关键分类单位的筛选与功能分析等方面对目前常用的生物信息学分析手段进行综述。     

感染草鱼呼肠孤病毒对肠道菌群多样性的影响

为揭示草鱼呼肠孤病毒(Grass Carp Reovirus, GCRV)对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)肠道菌群的影响, 在通过人工浸泡方式感染GCRV后, 采用针对16S rRNA基因的高通量测序技术对草鱼肠道菌群的组成和多样性进行了研究。结果显示, 感染组与对照组差异显著(MRPP, Anosim, Adonis, P<0.01), 且感染组肠道菌群的Alpha多样性指数(Shannon-Wienner、Inverse Simpson、Pielou evenness)显著低于对照组(t-test, P<0.05)。此外, 肠道菌群在感染组个体间差异显著大于对照组(Wilcoxon test,P<0.05), 表明患病草鱼肠道菌群失去原有平衡而变得紊乱。尽管病毒感染组和对照组草鱼肠道优势菌门均为Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes、Fusobacteria, 但在OTU水平仍表现出明显的变化, 如OTU_69(Pasteurellaceae)、OTU_504(Comamonadaceae)和OTU_1898(Cetobacterium)在感染GCRV组丰度显著降低(t-test, P<0.05), 也表明GCRV感染可使草鱼肠道微生态发生紊乱。肠道菌群结构稳定对于宿主健康具有重要意义, 研究患病鱼肠道菌群状况为鱼类常见疾病的防控提供科学依据, 也为健康养殖提供参考。     

叶酸调控对高尿酸血症大鼠肠道微生物的影响

探究叶酸对高尿酸血症大鼠肠道微生物的影响,为治疗高尿酸血症提供新思路。将SPF 级雄性大鼠分为空白对照组、模型组和叶酸组,采集大鼠的粪便样本,采用16S rRNA高通量测序技术分析肠道微生物的多样性、群落组成以及结构的变化。研究结果显示,Alpha多样性和Beta多样性分析表明,空白对照组、模型组和叶酸组大鼠粪便中微生物多样性和群落组成存在明显差异,其中模型组大鼠粪便微生物具有较高的物种丰度和种群差异性。对门分类水平上的物种丰度分析发现,微生物种群主要由厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）组成;对属分类水平上的物种丰度分析发现,微生物种群由乳杆菌属（Lactobacillus）、Muribaculaceae、拟杆菌属（Bacteroides）、柯林斯菌属（Collinsella）、梭菌属（Clostridium）、罗姆布茨菌（Romboutsia）、劳特氏菌属（Blautia）和毛螺菌科NK4A136群（Lachnospiraceae NK4A136_group）等菌属组成,与空白对照组相比,模型组中Muribaculaceae和柯林斯菌属的丰度显著升高,乳杆菌属、梭菌属、罗姆布茨菌和毛螺菌科的丰度显著下降;叶酸组中Muribaculaceae、拟杆菌属、柯林斯菌属和劳特氏菌属的丰度显著升高,梭菌属、罗姆布茨菌和毛螺菌科的丰度显著下降。研究探索了叶酸干预调控高尿酸血症大鼠肠道微生物的变化,为治疗高尿酸血症提供参考。     

草鱼呼肠孤病毒HZ08株S4基因序列分析

草鱼呼肠孤病毒HZ08株是本实验室从患出血病草鱼体内分离到的一个新毒株,已完成部分基因序列的分析,其氨基酸序列的同源性和873株相比,仅为20%~30%之间.因序列差异较大,无法通过设计特异性引物来扩增和分析其基因序列,采用单引物扩增技术,对HZ08株S4基因进行序列分析表明:S4全长为2263 bp,最大的ORF编码717个氨基酸,推导出其表达的蛋白约为79 kDa.正如其他基因节段,基因末端也含有保守碱基序列5′(GUAAUUU…UUCAUC),3′.S4基因推导的氨基酸序列与同宿主的其他呼肠孤病毒的非结构蛋白NS1同源性最大,其次是和哺乳动物正呼肠孤病毒的非结构蛋白mu-NS以及禽呼肠孤病毒非结构蛋白NS1同源性较大,表明S4可能表达细胞骨架相关蛋白.基于S4推导出的氨基酸序列构建的系统进化树HZ08株单独作为一个分支,与同宿主的其他呼肠孤病毒亲缘关系比较近,而与其他呼肠孤病毒则相对较远.这提示HZ08株可能是多个毒株的遗传信息经长期的遗传进化而得,综合其它已知序列信息,推测HZ08株可能为呼肠孤病毒的一个新成员.     

草鱼、鲢和瓦氏黄颡鱼幼鱼感应流速的比较

在21±1℃水温下,使用自行制作的鱼类游泳行为测试槽,采用流速递增的方法测定了草鱼(Ctenopharyngodon idellus)(体长9.64±3.12 cm,体重20.97±16.71 g)、鲢(Hypophthalmichthys molitrix)(体长10.60±3.45 cm,体重24.37±18.61 g)和瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)(体长11.54±1.46 cm,体重20.98±6.94 g)幼鱼个体的感应流速.结果表明:草鱼、鲢和瓦氏黄颡鱼幼鱼的感应流速分别是(8.21±0.68)、(6.74±0.84)和(33.11±3.06) cm·s-1,相对感应流速分别是(0.91±0.22)、(0.67±0.15)和(2.9±0.29) BL·s-1;鲢和草鱼幼鱼的感应流速差异不显著(P＞0.05),但瓦氏黄颡鱼比草鱼和鲢幼鱼感应流速大近4倍,差异显著(P＜0.05);因此,草鱼和鲢幼鱼较瓦氏黄颡鱼幼鱼对流速的感应更敏感.本实验结果可为设计鱼道、确定拖网速度等提供一定的科学指导.     

Relationship between the chemical composition of aquatic macrophytes and their consumption by grass carp, Ctenopharyngodon idella

The rate at which triploid grass carp, Ctenopharyngodon idella , consumed two plant species from different locations was measured and compared to the chemical composition of the plants. Grass carp fed on Elodea canadensis from three lakes at significantly different rates ( P > 0.001), but did not eat Elodea densa from two of the sites at different rates. Feeding rate of the grass carp was positively correlated to the concentration of calcium ( r = 0.976) and lignin ( r = 0.946), but negatively correlated to the content of iron ( r =−0.808), silica (r=-0.934) and cellulose ( r =−0.922). Multiple regression analysis revealed that calcium and cellulose content were the most important predictors of consumption rate. These experiments demonstrate that water chemistry may affect palatability and could in part be responsible for some of the discrepancies in grass carp consumption rate and preference studies.     

Isolation and characterization of 17 polymorphic microsatellites in grass carp

Here we report the isolation and characterization of 17 polymorphic loci isolated from a partial genomic DNA library of grass carp (Ctenopharyngodon idellus) enriched for CA repeats. We tested variability of these microsatellites on 24 unrelated individuals collected in China. All microsatellites were polymorphic. The average allele number was 7.9 per locus, ranging from four to 13. The observed heterozygosity was from 0.46 to 0.88 with an average of 0.71, whereas the average expected heterozygosity was 0.78. Sixteen of the 17 microsatellites conformed to Hardy–Weinberg equilibrium, and inherited independently. These microsatellites can be used to study genetic diversity and population structure of wild populations, and facilitate selective breeding of cultured broodstocks.     

不同生境马铃薯根际土壤细菌多样性分析

近年来,随着国家对马铃薯产业重视程度的增加,生产的专业化和规模化程度越来越高,化肥农药用量不断加大,加之连作等种植模式,致使以疮痂病为代表的土传病害普遍发生且逐年加重,个别地块发病率达90%以上,给种植业者带来巨大的经济损失。[目的] 为了探索马铃薯疮痂病发生与土壤环境的关系,分析区域性种植方式和施肥量对土壤细菌种群变化的影响,为实现土传病害有效防治提供借鉴。[方法] 本文分别从1年连作土传病害轻的宁夏西吉（西北）、3年连作土传病害严重的河北沽源（华北）、5年轮作未发现土传病害的内蒙古海拉尔（东北）大田马铃薯根际采集土壤,利用高通量测序技术,比较了样品间细菌群落结构差异。[结果] 3组样品共获得有效条带617558条,可分类操作单元（OTUs）3077个。各样品中变形菌门（Proteobacteria）数量最多,含量均在33%以上。与未发病土壤样品相比,土传病害发生严重的样品中细菌数量、物种数、细菌多样性、种类丰富度均有所降低,有害菌数量增加,益生菌数量减少。其中,放线菌（Actinobacteria）数量明显增多,变形菌（Proteobacteria）、绿弯菌（Chloroflexi）和酸杆菌（Acidobacteria）数量明显减少,组分及数量差异明显的细菌（尤其是放线菌门）大多与土壤全磷含量呈显著相关。[结论] 过量施用化肥和常年连作改变了土壤细菌群落结构,生态环境恶化,导致土传性病害发生。其中,磷可能是影响土壤微生物群落结构变化最主要的肥料元素。     

The bioenergetics of grass carp, Ctenopharyngodon idella (Val.): energy allocation at different planes of nutrition

Complete energy budgets were constructed for 19 grass carp, Ctenupharyngudon idella (Val.), held individually in a respirometer for a month. The fish were fed one of four diets or starved. Diets varying in the proportions of protein, lipid and carbohydrate were described as high protein (HP), high carbohydrate (HC) or high lipid (HL). A fourth diet (LM) was made from dried duckweed, Lemna spp., to provide a more natural diet. Fish were fed and faeces collected daily and oxygen consumption was measured continuously over the month that each experiment lasted. Excretion of ammonia and urea was measured on several days. The total energy lost via nitrogenous waste was calculated using an average daily ammonia quotient (AQ).
For growing fish between 50 and 61% of consumed energy was lost via respiration. Energetic losses via nitrogenous wastes were highest on the HP diet (4.7%) and lowest on the HC diet (3.1%). Faecal loss washigheston the HL diet (19.4%)and lowest on the HP diet (10.2%). Over a month of starvation, 32.5% of energy requirement was met by the respiration of protein and 3.2% of the total energy lost was via nitrogenous waste. Fish fed zero or sub-maintenance rations tended to respire lipid in preference to protein whereas fish fed super-maintenance rations accumulated lipid. Protein retention was proportionally highest on HP (48% of total energy retained as growth) and lowest on HC (32%) and HL (30%). This reflected the accumulation of lipid on both the high carbohydrate and high lipid diets. The partitioning of metabolizable energy (ME) was investigated and 0.45 (HL), 0.59 (HP) and 0-67 (HC) kJ ME.kJ^-1 retained were lost via respiration.     

异质生境对荒漠草原植物群落组成和种群生态位的影响

为揭示荒漠草原不同植物种群生态位特征以及对有限资源的利用状况,以围栏内外不同土壤类型下植物群落为研究对象,运用经典生态位理论,探讨其群落组成和种群生态位特征。结果表明：在调查样方中共记录到15科36属42种植物,以豆科、禾本科、菊科和藜科的草本植物为主。风沙土生境中的植被生物量和密度最高,一年生植物生态位宽度值往往较高,以猪毛蒿的重要值最大。灰钙土生境中植被盖度较高,多年生植物生态位宽度值相对较高,以牛枝子和针茅的重要值最大。放牧会减少多年生草本的种类和数量,而一年生草本有所增加,对半灌木数量则影响不大。在不同生境下猪毛蒿生态位宽度和总宽度值均居首,是该区域主要优势种和典型的泛化种。在放牧和短期围栏内猪毛蒿与其他物种的生态位重叠指数均较高,但在长期围封样地中,特别是灰钙土生境下,重叠指数比重有所降低。基岩风化沉积土中物种间的重叠程度最大,而风沙土中则最小。猪毛蒿分布在生态位重叠指数DCA排序图的中心,说明其在群落中占有重要地位,对有限资源的竞争能力和对环境的适应能力较强。综上,生境的异质性是导致群落组成及生态位不同的关键因子,因此在荒漠草原进行植被恢复建设和保护措施时,应考虑不同土壤类型条件下各物种生态适应性,避免生态位功能冲突。