几种水生动物肠道细菌的分子生态学分析

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:tosying11
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目前,基于微生物群落总DNA抽提以及后续的16S rRNA基因PCR扩增和测序分析被认为是一种有效的研究微生物群落的方法并被广泛使用于微生物生态学。特别是使用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)对PCR从环境样品微生物总DNA中扩增来的16S rRNA基因能够提供每一个样品的DNA指纹图谱并能采用序列分析的方法确定这个样品中微生物的构成。这些分子生物学研究方法被成功地使用于对很多动物肠道细菌结构组成特征的研究中。在本研究中,使用DGGE、16S rRNA基因文库分析和实时定量PCR(real-time quantitative PCR, RTQ-PCR)等方法对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)和凤尾鱼(Coilia mystus)的肠道细菌组成进行了分析,另外还分析了长江口八种野生鱼类的肠道细菌组成和食性的关系。中华绒螯蟹(河蟹)是一种重要的养殖对象,在中国尤其长江流域中下游产量很大。因为资源和环境保护方面的不力,市场上的河蟹几乎完全为养殖河蟹,而野生河蟹几乎绝迹。河蟹一般以死亡的水产动物尸体或其碎片为食,养殖中一般投喂动物内脏等天然饲料为其食物,一般不投喂人工配合饲料。本研究调查了河蟹肠道细菌中占优势的细菌种类和研究野生型和养殖型河蟹肠道细菌的差异。DGGE指纹图谱的主成分分析(principal component analysis, PCA)表明养殖型河蟹肠道细菌组成结构存在着明显的个体差异。16S rRNA基因序列分析表明克隆文库中90-95%的种系型(phylotype)属于Proteobacteria和Bacteroidetes。有一些属的细菌分别仅仅在养殖型或野生型河蟹肠道中才被发现,而Bacteroides属却在所有的取样地点的河蟹肠道中都被发现。实时定量PCR测定说明了养殖型河蟹肠道细菌中Bacteroides属细菌和总细菌量比野生型河蟹肠道中多了大概四到十倍。很高比例的种系型和已经测序的16S rRNA基因只有很低的序列相似性,说明河蟹的肠道细菌还远没有为我们所认识和研究。养殖型河蟹的肠道细菌显示了比野生型河蟹更高的个体差异、多样性和数量。克隆文库中高比例的Proteobacteria和Bacteroidetes细菌说明了这些细菌可能是河蟹肠道中的优势细菌。本研究揭示了野生型和养殖型河蟹肠道细菌组成的差异,这些结果增加了人们对养殖操作对河蟹肠道细菌结构组成的影响的认识,也为发展河蟹养殖使用的益生素提供了必要的基本数据。凤尾鱼(Coilia mystus)是一种闻名的洄游性经济鱼类,在中国和其他一些国家产量比较大。凤尾鱼通常生活在近海,在每年的三到四月游到河口地区(在中国主要是长江河口)进行繁殖,在六到七月达到鱼汛的高峰期。本研究中,7月和3月凤尾鱼的肠道细菌被收集和分析。对DGGE指纹图谱进行的主成分分析(PCA)说明了相对两个季节收集的样品的组间差异比每个季节收集的样品间的个体差异要明显得多,而且7月收集的样品的个体差异要小于3月收集的样品。每个时期收集的样品被混合后构建克隆文库。文库的序列分析表明,凤尾鱼肠道细菌主要组成可能是proteobacteria门细菌,但在3月收集的样品中发现更多的克隆属于Gammaproteobacteria纲,在7月收集的样品中发现更多的克隆属于Betaproteobacteria纲和Alpharoteobacteria纲。一些属仅仅在七月或三月的凤尾鱼肠道中被发现,但也有一些属同时在两个季节采集的样品中被发现。所以,春季和夏季的凤尾鱼肠道细菌组成有明显的不同,夏季凤尾鱼肠道细菌生物多样性高而个体差异小。另外,在研究中,用针对细菌16S rRNA基因V3区的常用引物P1和P2对抽提的每个个体肠道细菌总DNA进行PCR扩增时,发现广泛使用的引物P1和P2并不适合对7月采集的凤尾鱼肠道细菌的研究。采用PCR-DGGE技术分析了长江河口捕获的八种野生鱼类的肠道菌群多样性的差异并观察这种差异与食性的联系。本研究建立了长江口八种鱼野生条件下肠道菌群的DGGE指纹图谱,观察到它们在野生条件下的肠道菌群的差异。八种野生鱼的肠道菌群的结构有明显的差别,其中,营底栖生活的舌鰕虎鱼的肠道菌群和其他七种野生鱼有着明显的差异,其他七种鱼的肠道菌群多样性的差异与它们的食性差异相关,并且食性差异大的鱼类之间肠道菌群差异也更为明显。本研究同时对多种重要的水产动物的肠道菌群结构进行了分析、对比,为研究菌群结构与饲养方式、洄游特征的关系并用这种关系为水产养殖服务提供了新的依据。
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