動物的腸道是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng),其中棲息著豐富、多樣的微生物。越來越多的研究表明,腸道微生物(gut microbiota)在動物的營養(yǎng)消化吸收、能量代謝平衡、免疫防御功能以及行為等諸多方面有著重要的影響,是動物適應性演化的重要特征,與棲息環(huán)境、食物資源等密切相關。然而,伴隨人類活動產(chǎn)生的全球以及局域性變化,不僅可以直接、間接影響動物的棲息環(huán)境、食物資源、生理生態(tài)以及行為等,還可以通過改變腸道微生物群落而影響動物行為、健康等方面。因此,探究不同環(huán)境條件下,動物尤其是野生動物的腸道微生物群落組成與多樣性,不僅有助于理解物種對變化環(huán)境的響應,還可以為圈養(yǎng)動物、野生動物尤其是珍稀瀕危動物保護與管理提供依據(jù)。獼猴(Macaca mulatta)是世界上自然分布最廣泛的非人靈長類物種,在生理、生化、行為等方面與人類有著諸多相似之處,不僅是重要的實驗動物,亦是諸如動物園、野生動物園以及生態(tài)旅游區(qū)內(nèi)重要的觀賞動物。為探究不同環(huán)境條件對獼猴腸道微生物多樣性的影響,于2017年1月,采用非損傷性取樣的方法,基于二代高通量測序技術,借助生物信息分析技術與平臺,以分析圈養(yǎng)(captive)和自由生活(free-ranging)獼猴的腸道微生物群落組成與多樣性,旨在深化認識不同環(huán)境對獼猴腸道微生物的影響,以便為動物園、野生動物園、生態(tài)旅游區(qū)等處的獼猴管護等提供科學依據(jù)。主要研究內(nèi)容與結果如下:1)圈養(yǎng)獼猴腸道微生物多樣性研究以圈養(yǎng)于鄭州市動物園“猴山”的獼猴為研究對象,于2017年1月10日,分別采集上、下午新鮮糞樣各20份,利用商業(yè)DNA提取試劑盒提取與質(zhì)控,隨機選取質(zhì)控合格的上、下午樣品各10份,然后,借助二代測序平臺進行高通量測序,經(jīng)生物信息學分析,探究圈養(yǎng)獼猴腸道微生物群落組成與多樣性。結果顯示:1)物種組成分析:上、下午組共有741個OTU、160屬、57科13門,其中上午組獨有28個OTU、2個特有屬,而下午組僅有6個特有OTU;2)α多樣性分析:上午組OTU水平上的豐富度Sobs指數(shù)、多樣性Shannon指數(shù)與均勻度Shannon even指數(shù)均顯著高于下午組,而在其他水平的各指標中,僅豐富度Sobs指數(shù)在上午組的綱和科水平上顯著高于下午組;3)樣本分組分析:在OTU、屬、科和門水平上ANOSIM分析顯示上午組和下午組無顯著差異;4)核心菌群分析:門水平上厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)的比例約為86%,科水平上胃瘤菌科(Ruminococcaceae)和普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)占主導,屬水平上因普氏菌屬(Prevotella)占優(yōu)勢而被歸為“普氏菌腸型”;5)組間物種差異分析:OTU水平上,上午組的OTU299、OTU691、OTU705等的百分比顯著低于下午組,而OTU177則相反;屬、科水平上,下午組的乳桿菌屬(Lactobacillus)、乳桿菌科(Lactobacillaceae)的百分比均顯著高于上午組;門水平上,群落中柔膜菌門(Tenericutes)百分比上午組顯著高于下午組。2)自由生活太行山獼猴腸道微生物多樣性研究以活動于河南省濟源市五龍口地區(qū)的太行山獼猴WLK-1群為研究對象,于2017年1月11日至15日,分別采集成年雌性、成年雄性個體的新鮮糞便樣,隨機選取經(jīng)DNA提取、質(zhì)控合格的樣品各10份,然后,借助二代測序平臺進行高通量測序,經(jīng)生物信息學分析,探究自由生活太行山獼猴腸道微生物群落組成與多樣性。結果顯示:1)物種組成分析:成年雌性組和成年雄性組共有845個OTU,分別隸屬于185屬、62科、14門,其中前者特有11個OTU、1個屬、1個科和1個門(Fusobacteria),而后者特有37個OTU、1個屬;2)α多樣性分析:成年雌性組OTU、屬、科和門水平上的豐富度Sobs指數(shù)、多樣性Shannon指數(shù)與均勻度Shannon even指數(shù)與成年雄性組均無顯著差異;3)樣本分組分析:在OTU、屬、科和門水平上ANOSIM分析顯示成年雌性組和成年雄性組無顯著差異;4)核心菌群分析:門水平上厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)占據(jù)約84%,科水平占優(yōu)勢的為胃瘤菌科(Ruminococcaceae)和普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)共占約43%,屬水平上因普氏菌屬(Prevotella)占優(yōu)勢而被歸為“普氏菌腸型”;5)組間物種差異分析:科水平上,成年雌性組擬桿菌目S24-7組(Bacteroidales_S24-7_group)的百分比顯著高于成年雄性組;門水平上,成年雄性組藍細菌門(Cyanobacteria)百分比顯著高于成年雌性組。3)圈養(yǎng)與自由生活獼猴腸道微生物多樣性比較基于圈養(yǎng)、自由生活獼猴腸道微生物群落分析發(fā)現(xiàn),雖然圈養(yǎng)上午組和下午組組間、自由生活雌性組和雄性組組間存在一些物種組成上的一定差異,但兩種條件下各自組間差異性均不顯著,因此,本研究將圈養(yǎng)條件和自由生活條件分別劃為“圈養(yǎng)組”和“自由組”。對圈養(yǎng)組和自由組獼猴腸道微生物群落組成與多樣性比較分析發(fā)現(xiàn):1)物種組成分析:圈養(yǎng)組和自由組共有個1064個OTU,分別隸屬于191屬、66科、14門,其中前者特有60個OTU、3個屬和2個科,而后者特有95個OTU、7個屬和1個科;2)α多樣性分析:圈養(yǎng)組除在屬水平上豐富度Sobs指數(shù)顯著低于自由組外,其余OTU、屬和門水平的豐富度Sobs指數(shù)、多樣性Shannon指數(shù)與均勻度Shannon even指數(shù)等均無顯著性差異;3)樣本分組分析:除門水平上ANOSIM分析顯示分組無顯著性差異外,在OTU、屬和科水平上ANOSIM分析顯示圈養(yǎng)組與自由組均存在顯著差異;4)核心菌群分析:門水平上厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)約占總腸道微生物的85%,科水平占優(yōu)勢的為胃瘤菌科(Ruminococcaceae)和普雷沃氏菌科(Prevotellaceae)共占約44%,而屬水平上因普氏菌屬(Prevotella)占優(yōu)勢而被歸為“普氏菌腸型”;5)組間物種差異分析:OTU水平上,圈養(yǎng)組的OTU669、OTU957、OTU1034、OTU668、OTU1003和OTU361等的百分比顯著高于自由組,而OTU2877、OTU958、OTU806、OTU181、OTU92和OTU809則相反;屬水平上,除圈養(yǎng)組的部分未清楚劃分類群的百分比顯著高于自由組之外,自由組的琥珀酸弧菌屬(Succunivibrio)和巨型球菌屬(Megasphaera)等的百分比均顯著高于圈養(yǎng)組;科水平上,自由組的毛螺菌科(Lachnospiraceae)、韋榮球菌科(Veillonellaceae)和琥珀酸弧菌科(Succinivibrionaceae)等顯著高于圈養(yǎng)組,而消化鏈球菌科(Peptostreptococcaceae)則相反;門水平上,群落中擬桿菌門(Bacteroidetes)、柔膜菌門(Tenericutes)、疣微菌門(Verrucomicrobia)和硝化螺旋菌門(Lentisphaerae)百分比圈養(yǎng)組顯著高于自由組。綜上研究結果顯示,兩種環(huán)境條件下,獼猴腸道微生物菌落具有較高的一致性,即存在較強的保守性,然而亦存在一定程度的可塑性,即環(huán)境條件差異會導致獼猴腸道微生物組成在保持較強穩(wěn)定性的基礎上發(fā)生一定的差異。本研究初步分析了環(huán)境條件差異對獼猴腸道微生物群落組成和多樣性的影響,然而這些影響是否會對獼猴種群,尤其是對野生種群帶來積極、負面影響等問題有待深入研究。
【學位單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S865;Q93
【部分圖文】：

圈養(yǎng)獼猴20個樣本的糞便總DNA瓊脂糖凝膠電泳圖

質(zhì)量控制后序列長度分布

不同分類水平物種共現(xiàn)性關系圖(A)門水平，(B)科水平，(C)屬水平；am：上午組，pm：下午組Figure2.3Circosgraphsatdifferenttaxonomiclevels(A)Phylum,(B)Family,(C)Genus;am:morninggroup,pm:afternoongroup
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本文編號：2877423