科研進(jìn)展
動(dòng)物生態(tài)與資源保護研究團隊在野生動(dòng)物瀕危程度與腸道微生物依賴(lài)性關(guān)系研究中取得新進(jìn)展
腸道微生物以其高度多樣性和關(guān)鍵生態(tài)功能而備受關(guān)注，對宿主適應環(huán)境變化具有重要作用。近期一項跨越7綱、452個(gè)物種的大尺度脊椎動(dòng)物腸道微生物研究發(fā)現，在影響野生脊椎動(dòng)物腸道微生物多樣性的多個(gè)因素中，宿主的瀕危程度是主要因素之一。這引發(fā)了一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：瀕危程度更高的物種是否更加依賴(lài)腸道微生物所提供的“生態(tài)系統服務(wù)”，以增強其應對環(huán)境變化的能力。
為闡明宿主瀕危程度與腸道微生物依賴(lài)性之間的關(guān)系，中國科學(xué)院西北高原生物研究所動(dòng)物生態(tài)與資源保護研究團隊以藏原羚（近危）和普氏原羚（瀕危）為研究對象，通過(guò)16S rRNA擴增子測序技術(shù)進(jìn)行高通量測序，深入探究了這兩個(gè)物種在相同和不同環(huán)境條件下的腸道微生物多樣性和組成，群落組裝機制以及預測功能的變化。研究結果表明，相較于異域分布的種群，同域分布的藏原羚和普氏原羚種群的腸道微生物多樣性和組成并未因共享相同環(huán)境而呈現顯著(zhù)的趨同。進(jìn)一步分析發(fā)現，藏原羚和普氏原羚腸道微生物與宿主外部環(huán)境變化的關(guān)系存在明顯的區別，瀕危等級更高的普氏原羚腸道微生物群落結構變異與環(huán)境條件的改變顯著(zhù)相關(guān)，而在瀕危等級較低的藏原羚中，這種相關(guān)性則不顯著(zhù)。利用iCAMP對兩物種腸道微生物群落的組裝過(guò)程進(jìn)行定量分析，結果顯示普氏原羚腸道微生物群落的組裝過(guò)程相比藏原羚更偏向于同質(zhì)選擇過(guò)程（HoS）。對促進(jìn)這一轉變的微生物類(lèi)群進(jìn)行分析，發(fā)現在普氏原羚中貢獻了同質(zhì)選擇，但在藏原羚中貢獻了其他過(guò)程（如隨機漂變、擴散限制、異質(zhì)分散或異質(zhì)選擇）的ASVs主要隸屬于顫螺旋菌科、coprostanoligenes group、克里斯滕森菌科、阿克曼氏菌科和拉克諾斯菌科。對這些ASVs進(jìn)行功能預測及KEGG富集分析，結果表明，其主要與營(yíng)養物質(zhì)代謝、合成以及免疫調節密切相關(guān)，提示這些ASVs可能在宿主營(yíng)養物質(zhì)利用和免疫功能維持等方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。研究認為瀕危等級較高的普氏原羚更依賴(lài)腸道微生物所提供的“生態(tài)系統服務(wù)”以應對環(huán)境的變化。這種依賴(lài)性可能源于瀕危物種通常適應性和適應潛力較低，腸道微生物在其適應和應對環(huán)境變化中發(fā)揮了重要的補償作用。本研究在揭示宿主瀕危程度與腸道微生物依賴(lài)性的關(guān)系的同時(shí)，也為瀕危物種保護和管理提供了新的視角和策略。
研究論文?Gut microbiota non-convergence and adaptations in sympatric Tibetan and Przewalski’s gazelles?發(fā)表在?Cell Press?旗下交叉學(xué)科期刊?iScience（中國科學(xué)院二區）。西北高原所博士研究生宋鵬飛為第一作者，張同作研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金區域創(chuàng )新發(fā)展聯(lián)合基金（U20A2012）等項目的支持。學(xué)科組依托中國科學(xué)院高原生物適應與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗室和青海省動(dòng)物生態(tài)基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.109117
研究概要圖
同域分布著(zhù)的原羚種群相較于異域分布著(zhù)的種群其腸道微生物未發(fā)現顯著(zhù)的趨同（a）基于GUniFrac距離的藏原羚和普氏原羚不同種群腸道微生物PCoA分析；（b）藏原羚和普氏原羚種群腸道微生物β-多樣性組間差異熱圖；（c）藏原羚和普氏原羚同域、異域分布種群腸道微生物相異性條形圖
藏原羚和普氏原羚腸道微生物不同系統發(fā)育分箱的生態(tài)學(xué)組裝過(guò)程（a）及在普氏原羚腸道微生物中貢獻了同質(zhì)選擇過(guò)程而在藏原羚中卻貢獻了其他生態(tài)學(xué)組裝過(guò)程的ASVs集合所進(jìn)行的KEGG富集分析（b）
