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項目推進

西北高原所藏野驢腸道菌群宏基因組研究取得新進展

發(fā)表日期:2023-06-08來源:西北高原生物研究所放大 縮小

  遷地保護是除就地保護之外對瀕危野生動物保護的另一種主要方式,動物園作為遷地保護的重要場所,屬于典型的人工圈養(yǎng)環(huán)境,在該環(huán)境中,人工對圈舍消毒滅菌,為動物提供豐富的食物,也會使用抗生素治療一些疾病。研究表明,圈養(yǎng)的生存環(huán)境會破壞野生動物原有的腸道微生態(tài)平衡,影響腸道微生物的組成和傳播,甚至會導致某些腸道微生物的喪失或滅絕。因此,為了更好地對野生動物進行遷地保護,有必要對動物腸道菌群的多樣性和脆弱性進行深入了解。

  中國科學院西北高原生物研究所動物進化適應與瀕危物種保護學科組以野生和動物園的藏野驢為研究對象,對其糞便樣品進行宏基因組測序,明晰不同環(huán)境下藏野驢腸道菌群的組成;通過KEGG數(shù)據(jù)庫和CAZy數(shù)據(jù)庫掌握腸道菌群的功能;結合抗性基因和核心菌群(屬水平)的共生網絡,闡述不同的生存環(huán)境對藏野驢腸道菌群的影響,并探討這種影響產生的原因和意義。結果表明:較圈養(yǎng)個體,野生藏野驢的優(yōu)勢腸道菌門中的擬桿菌門(Bacteroidetes)豐度顯著增加,與此同時,在level 1 和level 2水平上,大多數(shù)碳水化合物活性酶的種類及豐度顯著增強,這些變化有利于消化并利用禾本科、莎草科和菊科等植食性食物。野外食物組成及營養(yǎng)成分存在季節(jié)變化,野生藏野驢腸道菌群也會隨之發(fā)生變化,冬季食物中纖維素等成分增加,藏野驢腸道菌群中的厚壁菌門與擬桿菌門豐度比值(F/B)顯著降低,各項代謝功能增強,核心菌群(屬水平)的共生網絡更加復雜,腸道菌群組成及豐度的可塑性對野生藏野驢適應環(huán)境具有重要作用。

  圈養(yǎng)藏野驢的食物除了燕麥草外,動物園還會提供精料,這些食物中含有較高比例的粗蛋白、碳水化合物和能量,為了更好地利用這些營養(yǎng)物質,圈養(yǎng)藏野驢腸道菌群中的厚壁菌門(Firmicutes)較野外顯著增加,在level 2水平上表現(xiàn)為各種代謝功能顯著增強。由于長期提供同樣的食物,圈養(yǎng)藏野驢腸道菌群的F/B值在季節(jié)間并沒有顯著差異。我們認為,相對穩(wěn)定的環(huán)境及固定的食物使得藏野驢腸道微生物不再根據(jù)環(huán)境變化而做出顯著調整。潛在致病菌分析和抗性基因結果表明,圈養(yǎng)藏野驢潛在致病菌和抗性基因的種類及豐度高于野生群,圈養(yǎng)藏野驢本就面臨潛在的致病風險,在多種抗生素和藥物的作用下,圈養(yǎng)藏野驢腸道菌群的耐藥性選擇壓力增加,在影響體內耐藥微生物組的組成和豐度的同時,也使得疾病的治療將變得越來越困難。

  總體來說,遷地保護對野生動物保護效果明顯,但潛在的影響也值得思考和注意。在遷地保護中,建議通過改善食物配比,減少抗生素等藥物的使用,及時清理動物糞便,減少致病菌的交叉?zhèn)鞑?,定期監(jiān)測野生的糞便中潛在致病菌的豐度等措施,改善并增強圈養(yǎng)野生動物腸道菌群的穩(wěn)定性,以達到長期保護野生動物的目的。

  研究論文Effects of ex situ conservation on diversity and function of the gut microbiota of the Tibetan wild ass (Equus kiang)發(fā)表在Integrative Zoology(中科院一區(qū))。特別研究助理高紅梅為第一作者,張同作研究員為通訊作者。該研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(XDA23060602)、青海省科技計劃(2021-ZJ-951Q)、中國科學院青海省人民政府三江源國家公園聯(lián)合研究專項(LHZX-2020-01)等項目的支持。學科組依托中科院高原生物適應與進化重點實驗室和青海省動物生態(tài)基因組學重點實驗室。

  論文鏈接

  

圖1(a)不同環(huán)境下藏野驢腸道菌群基因數(shù)目花瓣圖;在門水平(b)和屬水平(c)上,藏野驢腸道菌群相對物種豐度直方圖;(d) F/B值的分析

圖2 不同環(huán)境及季節(jié)下藏野驢腸道菌群核心菌群(屬水平)的共生網絡圖

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