華貴櫛孔扇貝腸道類胡蘿卜素代謝及菌群組成的初步研究.pdf

1、華貴櫛孔扇貝（Chlamys nobilis）是我國(guó)南方海區(qū)重要的養(yǎng)殖貝類。課題組經(jīng)過(guò)多年選育，于2014年成功培育出富含類胡蘿卜素的華貴櫛孔扇貝“南澳金貝”新品種。盡管，課題組從遺傳、環(huán)境、生理等方面對(duì)“南澳金貝”富集類胡蘿卜素的機(jī)制都做了一定的探討，然而，隨著研究的深入，更多的科學(xué)問(wèn)題也越來(lái)越引起了我們的注意，如有大量報(bào)道指出腸道菌群在宿主的營(yíng)養(yǎng)代謝等方面發(fā)揮著重要的作用，是否腸道菌群與“南澳金貝”類胡蘿卜素的代謝之間也存在密切的聯(lián)

2、系？
　　本研究以貝殼、外套膜、閉殼肌、腸道均為橙色的“南澳金貝”為研究對(duì)象，以貝殼、外套膜為橙色，但閉殼肌、腸道均為白色的橙殼扇貝和貝殼為褐色、外套膜、閉殼肌、腸道均為白色的褐殼扇貝為對(duì)照，采用qPCR和Illumina高通量測(cè)序的方法，分別從腸道組織類胡蘿卜素的吸收代謝和腸道菌群的組成多樣性方面進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下：
　　一、腸道類胡蘿卜素代謝相關(guān)指標(biāo)
　　1）腸道組織中的總類胡蘿卜素含量：“南澳金貝”、橙殼扇

3、貝、褐殼扇貝的值分別為86.5μg/g、27.4μg/g和6.5μg/g，“南澳金貝”顯著高于后兩者（P<0.05）。
　　2）腸道組織中類胡蘿卜素相關(guān)基因的表達(dá)：類胡蘿卜素吸收相關(guān)的SRB1和SRB4基因在“南澳金貝”和橙殼扇貝的mRNA表達(dá)水平顯著高于褐殼扇貝；轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的StAR3基因在橙殼扇貝和“南澳金貝”中也出現(xiàn)了顯著的高表達(dá)；參與類胡蘿卜素氧化裂解的BCMO2基因在褐殼扇貝中的mRNA表達(dá)水平顯著高于其他兩種扇貝。

4、>　　3）血液中類胡蘿卜素相關(guān)基因的表達(dá)：“南澳金貝”的SRB1和StAR3基因顯著的高表達(dá)；在褐殼扇貝中，除BCMO2的表達(dá)量顯著高于其他扇貝外，SRB4基因也出現(xiàn)了顯著的高表達(dá)；相比于其他兩種扇貝，在橙殼扇貝中所有的基因顯著的低表達(dá)。
　　由此，我們推測(cè)：“南澳金貝”腸道組織中可能存在更為完善的類胡蘿卜素富集機(jī)制；橙殼扇貝在腸道和閉殼肌表現(xiàn)出的低類胡蘿卜素含量，可能與血液在不同組織間的運(yùn)輸有關(guān)；褐殼扇貝腸道中存在較低的類胡蘿卜

5、素積累機(jī)制。
　　二、腸道菌群組成的多樣性（Illumina測(cè)序分析）
　　1）三種扇貝都具有相似的主要優(yōu)勢(shì)菌，然而主要優(yōu)勢(shì)菌的豐度卻不盡相同。主要優(yōu)勢(shì)菌門(mén)可以分為五類，分別為變形菌門(mén)Proteobacteria（32.3％～84.1%），軟壁菌門(mén)Tenericutes（3.4%～44%），擬桿菌門(mén)Bacteroidetes（3.1%～35%），厚壁菌門(mén)Firmicutes（0.4%～18.9%），和梭菌門(mén)Fusobacte

6、ria（0.2%～10%）。其中，弧菌屬Vibrio（3.5%～71.1%），支原體屬M(fèi)ycoplasma（2.6%～55.4%），擬桿菌屬Bacteroides（0.05%～20.1%）和鹽單胞菌屬Halomonas（0.02%～19.7%）為主要的優(yōu)勢(shì)菌屬。并且，“南澳金貝”腸道中弧菌屬Vibrio所占的比例顯著低于其他兩種扇貝（P<0.05）。
　　2）Alpha多樣性指標(biāo)結(jié)果顯示，“南澳金貝”腸道菌群的多樣性和豐度指數(shù)均高

7、于橙殼扇貝和褐殼扇貝,并且“南澳金貝”的Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)都顯著的高于橙殼扇貝（P<0.05），橙殼扇貝和褐殼扇貝之間沒(méi)有顯著差異。
　　3）通過(guò)非度量多維尺度法（NMDS）分析和聚類分析，我們發(fā)現(xiàn)“南澳金貝”各樣品間的菌群組成較為相似，而橙殼扇貝和褐殼扇貝的各樣品間的菌群組成較為散亂。
　　4）LEfSe組間顯著性差異分析結(jié)果顯示：“南澳金貝”的腸道菌群中α變形菌綱Alphaproteobacter（Mea

8、n：16.1%）的紅細(xì)菌目Rhodobacterales（Mean：12.9%）和紅細(xì)菌科Rhodobacteraceae（Mean：12.9%）都存在顯著性的高豐度；并且“南澳金貝”腸道中的擬桿菌在目Bacteroidales（Mean：15.1%）和科Bacteroidaceae（Mean：1.5%）水平上有都存在顯著地高豐度。另外，一種未分類細(xì)菌bacteria在橙殼扇貝的腸道菌群中占有顯著的高比例；γ變形菌Gamaproteob

9、acter(Mean：47.3%)在褐殼扇貝的腸道菌群中占有顯著的高比例。
　　5）功能預(yù)測(cè)的PICRUSt分析結(jié)果表明：“南澳金貝”樣品中，腸道菌群在氨基酸和脂肪酸代謝的功能基因出現(xiàn)顯著的增加。另外，相比于橙殼扇貝，“南澳金貝”腸道菌群中類胡蘿卜素合成的功能基因也出現(xiàn)顯著的增加，說(shuō)明腸道菌群可能與機(jī)體的類胡蘿卜素富集機(jī)制有關(guān)。
　　相比于低類胡蘿卜素含量的橙殼扇貝，“南澳金貝”腸道菌群組成具有更為顯著的多樣性和豐度。并且較

10、于其他兩種扇貝，“南澳金貝”腸道菌群表現(xiàn)出更為穩(wěn)定的組成結(jié)構(gòu)。
　　基于以上結(jié)果，我們認(rèn)為腸道的類胡蘿卜素環(huán)境可能與腸道菌群之間存在著密切的聯(lián)系，腸道的類胡蘿卜素環(huán)境可能在腸道菌群的多樣性和穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著重要的作用。腸道的高類胡蘿卜素環(huán)境可能有利于提高菌群的多樣性和穩(wěn)態(tài)。
　　本研究從腸道微生態(tài)環(huán)境的角度，對(duì)三種不同顏色表型的華貴櫛孔扇貝完成了腸道菌群組成的高通量測(cè)序分析，并結(jié)合腸道類胡蘿卜素相應(yīng)的代謝指標(biāo)檢測(cè)，較完善地直接