科研 | FRONT MICROBIOL:圈养和野生东方白鹳肠道菌群比较分析:对保护生物学的启示(国人佳作)

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科研 | FRONT MICROBIOL:圈养和野生东方白鹳肠道菌群比较分析:对保护生物学的启示(国人佳作)

2021-06-18 09:29 来源: 健康界

在24份东方白鹳的样品,通过Illumina MiSeq平台降噪后,一共获得了平均长度为415bp的1,263,339条原始reads。比较24个样本的原始reads数量、碱基对数量和平均reads长度。序列的数量从42,700至70,383不等,并且在东方白鹳的粪便中,共鉴定出2,390个OTUs(以97%序列相似性为阈值)和43个细菌菌门。细菌α多样性指数,包括Sobs,Shannon,Chao1,ACE和Good’s coverage在表3中。W组(天津七里海湿地;2,134)中OTUs的数量远超过Z组(天津动物园;1,555),这两个组共享1,299个OTUs。W组和Z组的α多样性存在显著性差异(p < 0.05)。在24份粪便样品中平均Good’s coverage覆盖率为99.28 ± 1.57%(平均值±标准差),从而获得了粪便中大部分细菌的多样性,确保了分析的准确性(表3)。为了评估该研究测序深度是否足够估计肠道菌群的丰富度,研究人员计算了observed species的稀疏曲线。根据物种积累曲线和Good’s覆盖率估计值,曲线趋于逐渐平缓,说明采集的样本量足够大,可以鉴定出东方白鹳肠道中绝大部分的OTUs,高的Good’s覆盖率表明了在所有的样品中鉴定出大部分的细菌种类。

表3 东方白鹳各粪便样本中OTU丰富度及多样性指数

3 所有样品的细菌组成和相对丰度

按照97%的一致性上,在门、纲、目、科和属分类水平上概述了每个样品细菌组成。东方白鹳总体肠道微生物群为43个门,96个纲,188个目,338个科,675个属,1,222个种;不同分类水平的微生物组成分别如图1和补充图3-5所示。在门分类水平上,16S rRNA序列共注释出43个原核细菌菌门(图1A)。Z组的东方白鹳肠道菌群的优势菌门是厚壁菌门(Firmicutes,65.59%),放线菌门(Actinobacteria,17.23%)和变形菌门(Proteobacteria,10.48%)。这三个优势菌门占据了24份样品93.30%的序列,而未鉴定出细菌序列只占所有序列的0.01%(图1A)。W组东方白鹳的肠道菌群的优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes,28.43%)、变形菌门(Proteobacteria,23.58%)和放线菌门(Actinobacteria,14.71%)和未分类的细菌序列只占W组所有序列的0.04%(图1A)。在属分类水平上,15个菌属拥的丰度均大于2%(图1B)。在W组中优势菌属为乳杆菌属(Lactobacillus,8.33%),norank_f_Anaerolineaceae(5.92%),norank_f_Xanthomonadales_Incertae_Sedis (3.91%),norank_f_Bacteroidales_S24-7_group(3.38%),norank_c_Cyanobacteria(3.35%)和产硫酸杆菌属(Thiobacillus, 2.943%)。在Z组中的优势菌属为Paeniclostridium(23.82%),乳杆菌属(Lactobacillus,8.55%),消化链球菌属(Peptostreptococcus,7.78%),Clostridium_sensu_stricto_1(7.17%),放线菌属(Actinomyces,3.99%)和Romboutsia(3.77%)。平均相对丰度最高的10个菌属在表4中。在属分类水平上,24个样品的群落热图分析展示在图2A中。α多样性,指的是特定区域内的多样性,计算α多样性以检验了天津动物园和天津七里海湿地两组东方白鹳的差异。通过OTUs (Sobs和Chao指数)检验展示了W组的群落丰富度指数高于Z组,这表明了W组的肠道菌群有较高的丰富度。两组间的差异具有统计学意义(p < 0.05;图2B)。检验两组间的细菌群落多样性(香农指数),香农指数在W组中显著高于Z组。这表明了在菌群多样性W组和Z组之间有显著性差异(p < 0.05;图2C)。

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