不同水质和养殖环境对鱼类的生长和发育有很大影响。水质与水面大小、气候、环境生态、海拔、地理位置、养殖条件等因素都存在密切关系,而这些因素都对鱼类生长、抗病、体内肠道微生物分布及丰度、营养成分以及代谢过程均有明显的影响。目前,不同养殖环境对鱼类肠道微生物与其品质和代谢调控的关联分析的系统研究报道鲜见。本研究以重要的滤水性鱼类鳙鱼为对象,在普通养殖池塘(NC)、鄱阳湖湖泊(PYL)和高山冷水性水库(XHK)三种典型的养殖水体开展研究,以期了解不同养殖环境下鱼类肠道微生物和肠道内容物代谢组与鳙鱼品质的关联性。首先,调查三种不同养殖环境水域水质及浮游生物的时空格局对鳙鱼养殖的影响,发现三种养殖环境的水质和浮游生物的群落结构具有显著性差异(p<0.05)。其次,比较分析三种养殖环境鳙鱼的肌肉营养成分和挥发性风味物质,结果显示不同养殖环境鳙鱼肌肉的粗蛋白质、粗脂肪、氨基酸、SFA,PUFA、MUFA含量和挥发性风味物质存在显著性差异(p<0.05)。为了进一步分析不同环境影响鳙鱼品质的机制,本研究结合肠道微生物群落结构分析及代谢产物的变化,运用多组学联合分析对差异微生物和差异代谢产物进行相关性分析,筛选出了几种候选微生物(Clostridium＿sensu＿stricto＿1,Nocardioides,Fluviicola),这几种微生物与脂肪酸、脂质代谢途径密切相关。本研究不仅为揭示鳙鱼品质的变化机制奠定了理论基础,而且对于提升我国淡水养殖鳙鱼品质和经济附加值,具有重大的实践意义和应用价值。本研究主要结果如下:1.三种不同养殖水域的水质监测及浮游生物的时空格局本实验主要监测指标有温度、溶解氧(DO)、pH、氨态氮(NH4~+-N)、硝态氮(NO3~--N)和透明度。总体来说,温度、pH、硝态氮的变化均呈现一致的季节性变化趋势,但NC养殖水域的溶解氧含量波动较大且普遍高于PYL养殖水域和XHK养殖水域,其硝态氮和氨态氮含量也均高于PYL和XHK鳙鱼养殖水域。其中XHK养殖水域的年平均水温值在三种鳙鱼养殖水域中最低。浮游生物的研究结果表明,NC养殖水域的浮游植物生物量显著高于PYL和XHK的生物量,但在物种数量上次于PYL水域,高于XHK水域。XHK水域浮游植物生物量在三个养殖水域中最小,物种数量也最低。NMDS分析发现,三种鳙鱼养殖水域的浮游动物群落在春夏季差异较显著,秋季次之,冬季群落结构差异不明显。RDA结果相关分析表明浮游植物群落结构差异与水温、pH及蓝藻门生物量极显著正相关。浮游动物研究发现PYL水域浮游动物的多样性最好,NC水域其次,XHK水域的浮游动物多样性最低,这可能与XHK水域独特的水质环境有着密不可分的关系。2.三种不同养殖环境下鳙鱼的肌肉营养成分和挥发性风味物质的比较分析本研究结果表明,不同营养类型水体对鳙鱼肉营养成分的影响较大。XHK水域较NC、PYL水域鳙鱼肌肉的水分和灰分含量更高,粗蛋白和粗脂肪含量更低。XHK水域鳙鱼营养评价优于NC和PYL水域的鳙鱼,其DHA和EPA的含量达到18.96%。从三组鳙鱼样品中共鉴定出挥发性风味物质48种,其中带有蘑菇味、泥土味的壬醛、辛醛、1-辛烯-3-醇,带有甜香、果香味的丁香酚等是主要的挥发性风味物质,XHK水域的鳙鱼腥味物质含量低于NC和PYL水域,鲜香味物质含量高于NC和PYL。组织学结构分析表明XHK组的鳙鱼肉质更细,同时具有更好的持水力,其次是PYL组鳙鱼,口感均会感觉细嫩,NC组的鳙鱼肌肉较为紧密,口感则较硬。3.鳙鱼肠道微生物组成分析本研究从三种不同养殖环境鳙鱼肠道的34个样品中,共提取到clean tags1,030,903条序列,每个样品的平均clean tags为30,320条,平均长度分布在420.76～435.66 bp。三种养殖环境中鳙鱼肠道微生物组成彼此明显区分,Group＿XHK样本具有最高的微生物多样性(Kruskal-Wallis,p<0.05),而NC样本的微生物多样性最低(Kruskal-Wallis,p<0.05)。在门的水平,三种养殖环境鳙鱼的肠道菌群相对丰度最高的细菌门是变形菌门(Proteobacteria,30.98%),梭杆菌门(Fusobacteria,22.87%),拟杆菌门(Bacteroidetes,14.66%),放线菌门(Actinobacteria,14.56%)和厚壁菌门(Firmicutes,6.00%)五个门;在属水平,弧菌属(Vibrio,6.46%),屠场杆状菌属(Macellibacteroides,3.74%),气单胞菌属(Aeromonas,2.54%),梭状芽胞杆菌(Clostridium＿sensu＿stricto＿1,2.25%),和芽单胞菌属(Gemmatimonas,1.31%)是相对丰度最高的优势属。在属水平上做统计分析显示在Group＿XHK组鳙鱼肠道中,相对丰度最高的属分别是Ambiguous＿taxa,Gemmatimonas和Nocardioides(Kruskal-Wallis,p<0.01)。在Group＿PYL组鳙鱼肠道中Aeromonas和Vivrio的相对丰度显著高于其他两个养殖环境(Kruskal-Wallis,p<0.01)。结果表明:鳙鱼肠道微生物Candidatus＿Solibacter和Sphingomonas等32个属组成强烈的正相关模块,而Macellibacteroides和Clostridium＿sensu＿stricto＿1等7个属为负相关模块。4.多组学联合分析本研究采用GC-MS和LC-MS方法进行代谢组学分析肠道内容物的代谢物变化情况,共筛选达到568种差异显著的代谢产物。LC-MS筛选得到的差异代谢物主要富集在甘油酯代谢、亚油酸代谢、mTOR信号通路,α-亚油酸和β-亚麻酸代谢;GC-MS筛选得到的差异代谢物主要富集的通路为谷胱甘肽代谢、ABCtransporters、甘油磷脂代谢、β-丙氨酸代谢,很好解释了不同养殖环境下鳙鱼代谢的分子差异机制。利用多元统计方法进行差异微生物和差异代谢物的关联分析,影响肠道微生物群落结构最显著的环境因子为水温(WT)和溶氧(DO)(p<0.05),不同水质的三个养殖环境塑造了显著性差异的微生物结构(p<0.05),从差异微生物与差异代谢的相关性分析显示Clostridium＿sensu＿stricto＿1,Nocardioides和uncultured＿Acidimicrobineae＿bacterium与脂类代谢途径中重要的几种代谢产物显著性相关(|R|>0.86,p<0.01),提示三种不同养殖养殖环境通过肠道微生物调节脂类代谢来影响鳙鱼品质。深入的分子机制有待进一步研究。