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动物进化适应与濒危物种保护学科组在青藏高原特有大型食草动物藏野驴肠道微生物多样性及功能研究中取得新进展
2020-04-10 | 【 】【打印】【关闭

  动物肠道内存在大量的微生物,在宿主的免疫、营养代谢、能量获取等方面发挥重要作用。宿主肠道微生物的组成及丰度易受到饮食、年龄、性别、遗传及环境等因素的影响。青藏高原海拔高,环境严酷,植物生长季短,食草动物面临食物短缺等诸多威胁,肠道菌群多样性和功能的研究可以用来监测和分析宿主的生存现状及适应机制,可为青藏高原珍稀野生动物的保护及适应性进化管理提供科技支撑。 

  本研究以青藏高原特有大型食草动物藏野驴为研究对象,对其粪便样品进行16S rRNA V4-V5区测序,并通过KEGG数据库对菌群的功能进行预测,以期了解冬、夏不同季节和野生与圈养两种生活环境下藏野驴肠道菌群的组成及功能,并探讨差异及差异产生的原因和意义。结果表明:在不同季节和不同生活环境中,藏野驴肠道优势菌门均为拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes),这两种菌对食草动物食物的消化和发酵至关重要,能够帮助宿主降解复杂的碳水化合物,获取能量和碳。研究也发现,在不同季节和不同生活环境下,藏野驴肠道菌群的组成和丰度都存在显著差异,环境和食物是该差异产生的主要原因。 

  菌群功能预测结果对比发现,在level 1level 2水平上,野外环境和冬季时节藏野驴肠道菌群功能中的新陈代谢、能量代谢和碳水化合物代谢的功能明显增强,野外和冬季环境中,食物相对匮乏,这些菌群功能丰度的增加对宿主适应特殊的高原环境具有积极意义。当环境发生变化时,宿主肠道微生物可以响应环境变化而改变其组成和丰度,增强肠道微环境的灵活性,维持宿主肠道正常的生理需要,进而显著提高了宿主的适应性。也就是说,肠道菌群组成和丰度的变化在宿主适应高原环境中发挥了重要的作用。值得注意的是,圈养藏野驴受工业食品及圈养环境的影响,其肠道菌群的多样性较野外环境下降,致病菌含量显著升高,这充分表明,尽管迁地保护是濒危物种保护的一种有效形式,但圈养生活增加了物种患病风险,就地保护物种及其栖息地仍然是当今物种保护的最有效形式,建立自然保护区和国家公园都是物种保护的最有效手段。 

  研究论文“Gut Microbial Diversity and Stabilizing Functions Enhance the Plateau Adaptability of Tibetan wild ass (Equus kiang)”发表在Microbiology Open。博士研究生高红梅为第一作者,张同作研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(XDA23060602,XDA2002030302);国家重点研发计划(2017YFC0506405);青海省重点研发与转化计划(2019-SF-150)等项目的支持。学科组依托中科院高原生物适应与进化重点实验室和青海省动物生态基因组学重点实验室。    

  论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/mbo3.1025

(a)

(b)

基于KEGG数据库夏季和冬季野生和圈养藏野驴肠道菌群功能在Level 1a)和Level 2b)水平上的相对丰度柱形图。SC是夏季圈养组,SW是夏季野生组,WC是冬季圈养组,WW是冬季野生组

  

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