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Animals丨揭秘蜥蜴肠道微生物菌群的奥秘

发布时间:2022-5-24 11:38:15阅读次数: 分享到:


近日,湖北中医药大学基础医学院在Animals上发表了题为“Environment-Dependent V ariation in Gut Microbiota of an Oviparous Lizard (Calotes versicolor)”的研究论文,该研究利用16s扩增子测序方法对东方花园蜥蜴肠道三个不同位置的细菌进行了研究,为蜥蜴肠道微生物群落的变化及取样方法提供了重要的理论依据和应用基础。菲沙基因承担了本研究中的测序工作,并协助完成部分分析工作。


图1  文章发表信息


研究背景

肠道(Gut)是食物消化、吸收和排泄的重要器官。而肠道微生物在动物肠道中存在的数量极其庞大,肠道微生物是依靠动物肠道生活的,此外肠道微生物还帮助寄主完成多种生理生化功能。脊椎动物胃肠道微生物群与其宿主有着复杂的共生关系。但目前,有关蜥蜴肠道微生物生态及其宿主关系的研究甚少。因此,本文对东方花园蜥蜴肠道三个不同位置的细菌及微生物组成进行了研究,为揭示蜥蜴肠道微生物生态及代谢变化提供重要的理论基础和研究价值。

研究思路

材料:健康未怀孕的雌性东方花园蜥蜴(9只),肠道内容物样本(27个),SI(小肠),LI(大肠), AI(个体自由时大肠样本)。

测序策略:Illumina MiSeq


研究结果

1

细菌群落组成

通过Illumina MiSeq 16s扩增子测序分析发现:在门水平上,Proteobacteria占31.81%、Firmicutes占39.41%、Bacteroidetes占21.13%、Actinobacteria占1.86%,这四个菌种为优势门种,且占所有样本中的丰度94%以上。在科水平上,Ruminococcaceae占14.54%、Bacteroidaceae占9.09%、Enterobacteriaceae占9.00%,以上三个菌种为优势科;而EnterobacteriaceaeSI组中占9.00%以上,LachnospiraceaeErysipelotrichaceaeLI组和AI组中分别占9% 以上。在属水平上,BacteroidesCitrobacter、 Eubacterium, OchrobactrumParabacteroidesAkkermansiaCoprobacillusSediminibacteriumAcinetobacter始终存在于各组中。后研究者又进行了α多样性和β多样性分析,表明:SI具有最低的系统发育多样性且SI组和其他组之间分别存在显著差异(SI-LI,R=0.84,p<0.01;SI-AI,R=0.41,p<0.01),LI组和AI组之间具有相似性(R=0.02,p=0.534)。

图2 各组肠道微生物群在门(A)、科(B)和属(C)水平上的组成情况


2

细菌群落的LEfSe分析

研究者对40个生物标志物进行了分析,结果表明:40个生物标记物显著不同(LDA>4.0,p<0.05),其中SI组23个生物标记物较高,LI组8个生物标记物较高,AI组9个生物标记物高于其他两组。与SI相比,AI 组中BacteroidesCoprobacillusEubacterium的丰度更高,LIParabacteroidesRuminococcusOdoribacteraceaeRikenel-laceae的丰度较高。然而,SIAcinetobacterPseudomonasSediminibacteriumOchrobactrumSphingomonasComamonadaceaeOxalobacteraceae的丰度高于其他两组。

图3  肠道微生物群分类生物标志物分析


3

细菌的功能预测

研究者对细菌的功能进行了预测,结果显示:在第一个层面上,182条KEGG被确定为代谢途径占79.84%、 遗传信息处理占12.19%、细胞过程占4.54%、环境信息处理占2.65%、生物系统占0.41%和其他代谢途径占0.38%;在第二个层次上,确定了35种功能,包括(前10种)碳水化合物代谢、氨基酸代谢、辅因子和维生素代谢、萜类化合物和聚酮类化合物代谢、其他氨基酸代谢、脂质代谢、能量代谢、复制和修复、外源生物降解和代谢以及聚糖生物合成和代谢;而在第三个水平上,安沙霉素类的生物合成是主要功能。

图4  微生物群中16s rRNA的功能分类、相对丰度、Venn图及三组功能聚类分析


总  结

此研究基于16s 扩增子测序,研究发现在一种卵生东方花园蜥蜴的小肠和大肠微生物群落中有显著的微生物群落组成变化和代谢途径的变化。研究结果表明:(1)从小肠到大肠,优势门的相对丰度呈增加趋势,尤其是在后肠样品中,在后肠样本中,与小肠样本相比,具有更多的FirmicutesBacteroidetes菌属,而Proteobacteria菌属较少;(2)代谢途径的差异与细菌群落有关,尤其是次生胆汁酸生物合成、糖胺聚糖降解、鞘脂代谢和溶酶体在后肠显著高于小肠。本研究发现了肠道微生物群的一些功能性基因类别,但还需要进一步研究来确定功能与肠道微生物群落之间的关联。


湖北中医药大学基础医学院张麟为此研究的第一作者,此研究由国家自然科学基金(31800337)和微生物技术国家重点实验室开放项目基金(M2021-18)资助。



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