近年来动物肠道微生物的探究一直是国际热点。鸟类在生态系统中占据重要地位,但是鸟类猛禽的肠道微生物探究并未深入开展。本实验利用高通量16S rRNA测序以及宏基因组分析预测手段,对肉食性鸟类,如猎隼(Falco cherrug)及其它隼形目(Falconiformes)和鸦形目(Strigiformes)鸟类、杂食性鸟类以及杂食性鸟类的肠道微生物及其适应进化进行研究。采样地点包括蒙古国、四川、青海高原地区、北京动物园、北京市猛禽救护中心以及北京小龙门公园等地,共采集到肠道样品243份,粪便样品183份,涉及猛禽物种14种,其他鸟类物种30种。高通量16S rRNA测序后,共得到有效序列9299786条,共定义OTU 437393个。猎隼的成鸟与幼鸟的肠道微生物组成及多样性存在明显差异。经鉴定,猎隼肠道微生物中相对丰度最高的是变形菌门(Proteobacteria)(66.39%),其次是厚壁菌门(Firmicutes)(24.61%)、放线菌门(Actinobacteria)(3.70%)、蓝细菌(Cyanobacteria)(2.28%)、柔膜菌门(Tenericutes)(0.20%)以及拟杆菌门(Bacteroidetes)(0.19%)等。而在幼鸟中,相对丰度最高的则是厚壁菌门(42.28%),其次才是变形菌门(37.35%)、拟杆菌门(5.74%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(2.31%)等。在主要菌群组成中,幼鸟的厚壁菌门、拟杆菌门、绿弯菌门等丰度显著高于成鸟(P<0.05),同时变形菌门丰度又显著低于成鸟(P<0.001)。从各级分类单位来看,猎隼幼鸟菌群组成与成鸟差异较大,且较为均匀。此外,幼鸟肠道微生物的多样性程度以及丰度都要显著高于成鸟(P<0.01),动物在出生之后其肠道内存在微生物的定植过程,在定植过程的早期,环境以及食物中的大量菌群进入幼鸟肠道,导致其肠道微生物组成处于一个较为混乱且不稳定的状态。大量微生物进入也导致了其肠道内呈现一个高多样性、高丰度的状态。而随着时间的推移,猎隼肠道对其中的菌群进行选择,变形菌门的细菌被富集,肠道内原有的各细菌均匀组成的状态被打破,其肠道菌群的多样性以及丰度也随之下降。不仅如此,宏基因组分析显示,与成鸟相比,幼鸟肠道微生物的能量代谢、糖类分解以及转录因子的编码等通路被富集,幼鸟在出生之后由于其成长需要进行大量新陈代谢,同样也就需要更多样化、更高丰度的肠道微生物参与其中。不同食性的鸟类肠道微生物组成存在一定分化。综合所有鸟类样品来看,鸟类肠道菌群中相对丰度最高的是变形菌门,其次是厚壁菌门,这与哺乳动物的肠道菌群构成存在较大的差异。(1)不同食性的鸟类其肠道菌群组成也存在差异,植食性鸟类肠道中拟杆菌门的相对丰度要显著高于杂食性鸟类以及肉食性鸟类(P<0.01)。(2)PCoA以及UPGMA树的聚类分析中,进一步揭示鸟类中不同食性导致肠道微生物产生分化。主要是来自肉食性鸟类的数据聚类为一支,植食性与杂食性鸟类则聚类为另一支。(3)本文通过对系统发育地位较远但食性相近的猎隼与大鵟(Buteo hemilasius),加上系统发育地位与猎隼更近的虎皮鹦鹉(Melopsittacus undulatus)进行非加权PCoA分析以及UPGMA树的构建,结果显示食性相似的猎隼与大鵟发生明显的聚类,而虎皮鹦鹉的肠道菌群则与猎隼相距甚远,说明在鸟类中,宿主食性对其肠道微生物的组成具有很大影响。宏基因组研究揭示,不同食性的鸟类其肠道菌群的功能也发生分化。植食性鸟类的肠道菌群可帮助宿主消化、吸收植物性食物中难以消化的糖类、植物蛋白等,蛋白水解酶的编码以及糖类的消化、代谢的通路被富集。不仅如此,由于缺乏足够的蛋白质、氨基酸摄入,植食性鸟类的肠道菌群参与更多的氨基酸合成通路与蛋白质向外运输通路,以此来帮助植食性鸟类适应其饮食结构。同时,由于鸟类肠道不同部位的分工不同,其不同部位的肠道菌群的功能也存在差异。据研究,小肠部位是鸟类的主要消化、吸收器官,而大肠部位则参与水分等吸收。属于小肠部位的上、中段肠道菌群在其参与的代谢通路上差异较小,但是属于大肠部位的下段与上、中段却差异较大。小肠部位的菌群参与更多的转运蛋白的编码,协助宿主转运营养物质。