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人類和動(dòng)物的胃腸道（gastrointestinal，GI）中定殖著大量多樣化的細(xì)菌群落，以及其他多樣化較少的真菌、病毒、古細(xì)菌等生物群落。眾所周知，腸道微生物群對(duì)宿主生理、新陳代謝和健康至關(guān)重要。新一代測(cè)序的出現(xiàn)極大地?cái)U(kuò)展了研究人員對(duì)人類、小鼠、家畜和鳥(niǎo)類腸道微生物群落的認(rèn)識(shí)，但是對(duì)于雞腸道中真菌群落的動(dòng)態(tài)變化和來(lái)源仍知之甚少。2022年最新發(fā)表于中科院一區(qū)《Microbiome》期刊的研究論文“Biogeography, succession, and origin of the chicken intestinal mycobiome”全面介紹了肉雞胃腸道真菌群的生物地理和演替特征，并進(jìn)一步揭示了影響雞胃腸道真菌群初始定殖和長(zhǎng)期建立的真菌來(lái)源。
發(fā)表期刊：Microbiome（IF=14.65）DOI:10.1186/s40168-022-01252-9 本研究基于ITS擴(kuò)增子測(cè)序方法，對(duì)ITS2區(qū)域測(cè)序得到ASVs豐度表并進(jìn)行物種注釋，系統(tǒng)描述不同日齡雞（3、7、14、21、27、35和42天）胃腸道真菌群落多樣性以及在7個(gè)不同腸段（嗉囊、砂囊、十二指腸、空腸、回腸、盲腸和結(jié)腸）中的動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)，利用qPCR進(jìn)一步研究整個(gè)發(fā)育周期中，十二指腸、空腸、回腸和盲腸的真菌和細(xì)菌種群的絕對(duì)豐度動(dòng)態(tài)變化。此外，本研究還通過(guò)對(duì)雞羽毛、運(yùn)輸箱、飼糧等居住環(huán)境中的真菌群落多樣性統(tǒng)計(jì)分析，采用Source Tracker軟件來(lái)追蹤確定雞胃腸道真菌群落的來(lái)源。1、雞腸道真菌群落多樣性 Shannon指數(shù)結(jié)果表明，雞GI不同位置真菌群落的多樣性發(fā)生了顯著變化（P < 0.05）（圖1a）。PCoA分析結(jié)果表明，不同的GI位置真菌群落存在差異性，并通過(guò)Anosim的檢驗(yàn)分析得到顯著性差異結(jié)果（P < 0.05）（圖1b，c）。對(duì)第42日齡的雞胃腸道不同位置真菌群落的物種分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在ASV水平上，Fusarium pseudonygamai（F1）、白色念珠菌（F2）和Aspergillus favus（F3）三個(gè)ASVs，在所有的GI位置（除了十二指腸和空腸，豐度占比56%和73%）都具有優(yōu)勢(shì)豐度，豐度占比在80%以上（圖1f）。門水平上，子囊菌門為優(yōu)勢(shì)門，在每個(gè)GI位置豐度占比高達(dá)97-99%（圖1d）。42日齡雞的胃腸道中共鑒定出81個(gè)屬，赤霉屬最豐富（50%以上），其次是曲霉屬和念珠菌屬（圖1e）。 圖1 第42天雞腸道真菌群的多樣性a，腸道真菌群α-多樣性的shannon指數(shù)。不同腸段真菌群加權(quán)（b）和非加權(quán)UniFrac距離（c）的PCoA分析圖。在（d）門和屬（e）以及ASV（f）水平上顯示了腸道不同位置的真菌群的平均相對(duì)豐度（%），只顯示了樣本中豐度前5的屬和豐度前10的ASVs。 由于真菌群落的組成差異較大，并且在個(gè)體動(dòng)物中存在一些罕見(jiàn)的獨(dú)特的ASVs，因此本研究將在特定的發(fā)育階段和GI位置存在于至少80%的樣本中的ASVs定義為核心真菌物種，比較它們?cè)诓煌腉I部位之間的差異。本研究中共有26個(gè)ASVs被鑒定為核心真菌物種，除十二指腸和空腸外（豐度占比為85%），在每個(gè)GI位置的豐度占比均達(dá)96%以上。豐度占比前10的核心真菌物種主要以F. pseudonygamai，C. albicans和A. favus為主，剩余的ASVs主要?dú)w屬于子囊菌門（圖2a）。 圖2 第42天雞腸道核心真菌群和微生物總量的概況a.樣本中豐度前10的核心真菌ASVs的相對(duì)豐度（%）；b.真菌和細(xì)菌群落的絕對(duì)豐度以及真菌與細(xì)菌基因組拷貝數(shù)的比值。 2、雞腸道真菌群落的動(dòng)態(tài)變化 Shannon指數(shù)顯示，不同年齡的雞空腸、回腸和盲腸的總體α多樣性發(fā)生顯著變化。在回腸和盲腸中，多樣性在第3、7和14天相對(duì)一致，但在第21天顯著增加，從第27天到第42天，多樣性又穩(wěn)步下降（圖3a）?？漳c的變化不明顯，多樣性在第27天急劇增加，然后在第35天下降，在第42天略有恢復(fù)。β多樣性分析表明，隨著雞齡的增長(zhǎng)，真菌組成發(fā)生顯著變化（P < 0.05）（圖3b，c），且Anosim檢驗(yàn)顯示差異顯著（P < 0.05）。此外，隨著雞的年齡增長(zhǎng)，每個(gè)GI位置的真菌組成也發(fā)生了明顯變化（圖3d）。 圖3 在42天的發(fā)育周期中，雞腸道真菌菌群的多樣性和相對(duì)豐度的連a顯示腸道真菌群α-多樣性的shannon指數(shù)。繪制加權(quán)（b）和非加權(quán)UniFrac距離（c）的PCoA，顯示不同年齡段腸道真菌組的β多樣性。d，樣本中豐度占比前10的真菌ASVs在不同年齡的4個(gè)腸段中的平均相對(duì)豐度（%）。 在42天的發(fā)育周期中，雞胃腸道核心微生物群中豐度前10的ASVs中，F. pseudonygamai明顯是雞腸道優(yōu)勢(shì)菌群，而C. albicans，兩種曲霉屬物種（A. favus和A. amstelodami）和2種毛孢子菌屬物種（T. asahii和T. asteroids）也在每個(gè)GI部位持續(xù)存在（圖4）。 圖4 雞腸道真菌群落的演替和微生物總量餅狀圖中顯示了樣本中豐度前10的核心真菌ASVs的平均相對(duì)豐度（%），圖上數(shù)字分別代表真菌和細(xì)菌種群的絕對(duì)豐度（每克食糜中基因組拷貝數(shù)）以及真菌與細(xì)菌基因組拷貝數(shù)的比率。 3、雞腸道中真菌和細(xì)菌種群的變化 qPCR絕對(duì)定量結(jié)果表明，雞胃腸道內(nèi)的微生物總量變化顯著，真菌與細(xì)菌的變化趨勢(shì)相反（圖5a）。每克食糜中總真菌菌群在嗉囊和砂囊中最高，分別為9.1×105和6.2×105/g，然后在十二指腸顯著下降（P < 0.05）（0.1×105/g），在整個(gè)胃腸道其他部分均保持較低水平（2b和5a）。每克食糜中總細(xì)菌菌群從嗉囊的7.8×109/g下降到十二指腸的0.3×109/g，然后在盲腸中逐漸增加到最大的2.7×1010/g。 圖5 雞腸道微生物真菌和細(xì)菌的絕對(duì)豐度第42天雞的GI不同部位真菌和細(xì)菌種群的絕對(duì)豐度（a）和不同采樣天數(shù)（b）的四個(gè)腸段中真菌和細(xì)菌種群的絕對(duì)豐度。紅色是真菌，藍(lán)色是細(xì)菌。 4、雞腸道真菌菌群的起源 在環(huán)境和腸道內(nèi)容物樣本中，豐度前10的ASVs中，F. pseudonygamai（F1）普遍存在于大多數(shù)樣本中。F. pseudonygamai分別占飼料、籠子和刨花中真菌群落的82.9%、51.9%和17.3%。運(yùn)輸箱和羽毛的F. pseudonygamai水平較低（16.3%和32%），但相對(duì)C. albicans（25.6%和18.1%），A. favus（8.1%和4.6%），和A. amstelodami（18.6%和15.3%）來(lái)說(shuō)豐度還是較高的。 圖6 雞胃腸道真菌群的來(lái)源a不同環(huán)境和混合腸道樣本中10種最豐富的真菌ASVs的平均相對(duì)豐度（%）。b不同環(huán)境和混合腸道樣本類型對(duì)雞腸道菌群初始建立的平均相對(duì)貢獻(xiàn)（%）。 刨花的真菌群落構(gòu)成在第3天發(fā)生徹底改變，以F. pseudonygamai（84.7%）為主，而第7天的刨花的真菌組成由幾乎相等比例的F. pseudonygamai（39.4%）和C. albicans（43.7 %）構(gòu)成（圖6a）。由于孵化日的雞在收集腸道內(nèi)容物之前沒(méi)有進(jìn)入家禽飼養(yǎng)環(huán)境，因此在第0天分析中只將運(yùn)輸箱和羽毛樣本作為潛在來(lái)源。其中，羽毛占初始真菌菌群的44.7%，運(yùn)輸箱占18.7%。飼料和第0天腸道真菌群作為第3天真菌群的主要真菌來(lái)源，分別占65.4%和19.3%，而羽毛和箱子上的真菌則迅速減少至1.8%和5.2%（圖6b）。5、不同研究中雞腸道真菌菌群的差異 作者將早先已發(fā)表的對(duì)28日齡雞腸道真菌群研究結(jié)果和本次相同發(fā)育階段的研究結(jié)果進(jìn)行了比較，分析了兩次研究中雞特定GI位置不少于80%樣本的核心真菌群的差異。結(jié)果表明，兩項(xiàng)研究中樣本間物種多樣性存在顯著差異（Anosim，P < 0.05）（圖7a）。兩項(xiàng)研究4種腸道樣本中均存在一小部分物種重疊，而超過(guò)一半的真菌ASVs都是獨(dú)特的（圖7c）。在兩個(gè)研究中，F. pseudonygamai，S. brevicaulis，T. asteroides，S. maydis，A. amstelodami，A. favus和D. hansenii在所有的胃腸道位置都存在（圖7c）。 圖6 兩項(xiàng)研究中雞核心腸道真菌菌群的差異非加權(quán)（a）和加權(quán)UniFrac距離（b）的PCoA。（c）Venn圖顯示了兩項(xiàng)研究中四個(gè)腸段的核心真菌ASVs的重疊。圖例顯示常見(jiàn)的真菌ASVs。 綜上所述，雞胃腸道（GI）不同位置真菌群落的組成結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的差異。上消化道（嗉囊、砂囊、十二指腸、空腸和回腸）真菌群落的多樣性始終大于下消化道（盲腸和結(jié)腸）。
關(guān)于腸道真菌菌群的起源，研究結(jié)果表明它可能來(lái)源于飼料和居住環(huán)境。羽毛和運(yùn)輸箱上的真菌是新孵化雛雞腸道菌群的主要貢獻(xiàn)者。居住環(huán)境中的菌群，特別是膳食中的真菌，在雞腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能中起著關(guān)鍵作用。更好地了解雞胃腸道真菌菌群的生物地理學(xué)、演替和起源，將有助于開(kāi)發(fā)管理和控制雞胃腸道真菌群落的新方法，對(duì)于保障雞群的健康狀況以及提高生產(chǎn)性能具有重要意義。參考文獻(xiàn)： Biogeography, succession, and origin of the chicken intestinal mycobiome. Microbiome, 2022. DOI:10.1186/s40168-022-01252-9
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