南海近岸硬骨鱼鳃组织的细菌群落及多样性分析

郭迎香, 杨李玲, 许友伟, 方艺菲, 王萌, 姜敬哲

郭迎香, 杨李玲, 许友伟, 方艺菲, 王萌, 姜敬哲. 南海近岸硬骨鱼鳃组织的细菌群落及多样性分析[J]. 南方水产科学, 2022, 18(4): 44-53. DOI: 10.12131/20210247
引用本文: 郭迎香, 杨李玲, 许友伟, 方艺菲, 王萌, 姜敬哲. 南海近岸硬骨鱼鳃组织的细菌群落及多样性分析[J]. 南方水产科学, 2022, 18(4): 44-53. DOI: 10.12131/20210247
GUO Yingxiang, YANG Liling, XU Youwei, FANG Yifei, WANG Meng, JIANG Jingzhe. Analysis of bacterial community and diversity in gill tissues of bony fishes in adjacent South China Sea[J]. South China Fisheries Science, 2022, 18(4): 44-53. DOI: 10.12131/20210247
Citation: GUO Yingxiang, YANG Liling, XU Youwei, FANG Yifei, WANG Meng, JIANG Jingzhe. Analysis of bacterial community and diversity in gill tissues of bony fishes in adjacent South China Sea[J]. South China Fisheries Science, 2022, 18(4): 44-53. DOI: 10.12131/20210247

南海近岸硬骨鱼鳃组织的细菌群落及多样性分析

基金项目: 中国水产科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金 (2020TD42);中国水产科学研究院南海水产研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助 (2021SD05);广东省省级现代农业产业技术体系“水产疫病监测与综合防控共性关键技术研发创新团队”(2019KJ141)
详细信息
    作者简介:

    郭迎香 (1997—),女,硕士研究生,研究方向为渔业生物病害防治。E-mail:18211720922@163.com

    通讯作者:

    姜敬哲 (1980—),男,研究员,博士,从事渔业生物病害防治研究。Email:jingzhejiang@hotmail.com

  • 中图分类号: S 917.1

Analysis of bacterial community and diversity in gill tissues of bony fishes in adjacent South China Sea

  • 摘要: 围绕中国南海丰富的渔业资源,采用16S rDNA扩增子测序技术,分析了南海近岸硬骨鱼类鳃组织微生物群落分布特征,并探讨了7个不同站点细菌群落结构的差异。结果显示,测序共获得有效拼接片段 (Clean tags) 2 952 366条,平均每个文库56 776条。分别在门、属水平对其优势类群进行了分析,其中门水平上变形菌门 (Proteobacteria) 最高 (71.3%),属水平上变形菌门的不动杆菌属 (Acinetobacter) 最高 (17.2%)。不同站点的α多样性具有显著差异,其中I9和H8站点的物种丰富度 (Chao1指数) 最高,D3站点的多样性 (Shannon指数) 最高。不同站点来源样品之间的β多样性具有显著差异 (P<0.05),但在宿主分类的目水平上无显著差异 (P>0.05)。中国南海近岸硬骨鱼鳃组织中的细菌群落组成丰富,采样站位相比宿主分类对鳃组织上细菌群落具有更重要的影响,它们可能在辅助宿主营养物质转运及代谢方面发挥积极作用。
    Abstract: Focusing on the abundant fishery resources in the South China Sea, we analyzed the distribution characteristics of the microbial community in the gill tissue of bony fishes in the adjacent South China Sea by using 16S amplicon sequencing technology. In addition, we discussed the differences in the bacterial community structure at different sites. The results show that the sequencing obtained a total of 2 952 366 effective spliced fragments (Clean tags) with an average of 56 776 in each library. The dominant taxa were analyzed at phylum and genus levels. Proteobacteria was the highest (71.3%) at phylum level, and Acinetobacter was the highest at genus level (17.2%). The alpha diversity of different sites was significantly different, and the I9 and H8 sites had the highest species richness (Chao1 index), and the D3 site had the highest diversity (Shannon index). The beta diversity of samples from different sites was significantly different (P<0.05), but there was no significant difference between the host classification (Order level) groups (P>0.05). The composition of bacterial communities in the gill tissues of bony fishes in the South China Sea was abundant. Compared with the classification of the host, the sampling station has more important influence on the community of the bacterial in the gill tissues, and may play an active role in assisting the host's nutrient transport and metabolism.
  • 中间球海胆 (Strongylocentrotus intermedius) 是中国北方主要海胆养殖种类之一。随着高密度海水养殖模式的不断推进,细菌性疾病频发严重制约了其养殖产业的发展[1]。红斑病作为海胆养殖过程中最常见的细菌性疾病之一,具有发病速度快、传染性强、致死率高等特点[2-3]。临床症状表现为体表出现红色斑点及活动能力下降,严重者斑块处破溃,体腔内液从破口流出。其主要致病菌为弧菌属 (Vibrio) 菌株,如溶珊瑚弧菌 (V. coralliilyticus)[4]、灿烂弧菌 (V. splendidus)[5]、锡那罗州弧菌 (V. sinaloensis)[6]等。

    肠道微生物群落参与了机体代谢、免疫应答、营养吸收及疾病防御等生理功能,与宿主健康紧密相关[7]。近年来,越来越多的研究聚焦于肠道菌群与机体患病之间的关系,证实了肠道菌群在疾病发生过程中具有关键作用。已有研究表明,斑马鱼 (Danio rerio) 感染嗜水气单胞菌 (Aeromonas hydrophila) 患病后,肠道菌群失调,可操作分类单元 (Operational taxonomic units, OTUs) 数量明显下降,Alpha多样性显著降低,放线菌门相对丰度显著下降,而不动杆菌属 (Acinetobacter) 明显增加[8]。草鱼 (Ctenopharyngodon idella) 感染嗜水气单胞菌患病后,肠道菌群中厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度增加,而变形菌门的相对丰度降低,有益微生物属如鲸杆菌属 (Cetobacterium)、拟杆菌属 (Bacteroides) 和乳酸杆菌属 (Lactobacillus) 相对丰度增加,而脱醌菌属 (Demequina)、玫瑰单胞菌属 (Roseomonas)、红杆菌属 (Rhodobacter)、发光杆菌属 (Photobacterium) 和纤维弧菌属 (Cellvibrio) 相对丰度减少[9]。对虾 (Penaeus orientalis) 感染十脚类虹彩病毒1 (Decapod iridescent virus 1) 患病后,Shannon和Simpson 指数变化显著 (p<0.05),肠道内发光杆菌属和弧菌属占主导地位,显著区别于健康对虾的棒杆菌属 (Corynebacterium) 和鲁杰氏菌属 (Ruegeria)[10]。另外,刺参 (Apostichopus japonicus) 患皮肤溃疡综合征后,显示出与健康刺参明显不同的肠道微生物群,厚壁菌门相对丰度升高,隐球菌门相对丰度降低,并且隶属于厚壁菌门的格氏乳球菌 (Lactococcus garvieae) 的OTUs相对丰度显著性增加[11]。本研究基于肠道微生态角度,通过16S rRNA测序技术深入分析患红斑病的中间球海胆肠道菌群结构和功能的特征,以期揭示红斑病发病机制,为其健康增养殖提供理论依据。

    实验用中间球海胆 [壳径 (1.5±0.2) cm] 均取自大连海洋大学农业农村部北方海水增养殖重点实验室同批人工繁育群体,挑选5只具有典型红斑病病症的个体和5只健康个体作为实验材料。

    无菌环境下,使用无菌剪刀解剖取其肠道内容物样本,迅速放入液氮速冻,置于−80 ℃冰箱内保存,患病和健康中间球海胆肠道样品分别标记为患病组 (ZG) 和健康组 (HG)。

    利用OMEGA E.Z.N.A TMMag-Bind Soil DNA Kit试剂盒提取DNA样本,使用1% (w)琼脂糖凝胶电泳和Nanodrop 2000分光光度计检测DNA的完整性和浓度,确保A260/A280A260/A230符合质量标准。纯化的DNA在 −20 ℃下保存以防降解。

    采用引物338F (5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3) 和806R (5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3') 扩增细菌16S rRNA基因的V3—V4区,使用Pfu高保真DNA聚合酶,严格控制循环条件,优化特异性和效率。PCR产物经Vazyme VAHTSTM DNA Clean Beads纯化回收,并用Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit试剂盒进行荧光定量。

    采用Illumina TruSeq Nano DNA LT Library Prep Kit试剂盒制备测序文库,包括末端修复、接头连接和磁珠筛选纯化。通过2% (w)琼脂糖凝胶电泳进行片段选择和纯化。使用Illumina MiSeq PE300平台进行双端测序,测序前用Agilent Bioanalyzer 生物分析仪进行文库质检,使用MiSeq Reagent Kit V3试剂盒(600 cycles) 完成测序反应,获得高质量的测序数据。

    利用QIIME2 (2019.4) 软件计算Chao1指数、Observed species指数、Shannon和Simpson指数,并通过Kruskal-Wallis检验评估指数的显著性。此外,还使用QIIME2 (2019.4) 计算了Jaccard距离、Bray-Curtis距离、unweighted UniFrac距离和weighted UniFrac距离,构建了多样性距离矩阵,分析了样本间的差异和距离,并使用Permutational Multivariate Analysis of Variance (PERMANOVA) 方法进行显著性检验。使用基于Kruskal-Wallis秩和检验与LDA效应量的LefSe分析软件进行微生物差异分析,将LDA Score的筛选值设定为2.0。最后利用HUMAnN2软件对样本微生物群落功能进行预测。

    高通量测序结果见表1。健康和患病海胆样品的原始序列数为74 820~90 532条,优化后的有效序列数为66 221~83 123条,其中有效序列占比达90%以上,表明数据真实可靠。

    表  1  中间球海胆肠道样品16S rRNA测序结果
    Table  1.  16S rRNA sequencing results of gut bacterial community in S. intermedius
    样品
    Sample
    原始序列数
    Number of
    original sequences
    有效序列数
    Number of
    valid sequences
    有效序列占比
    Effective
    ratio/%
    ZG_1 90 532 83 123 91.82
    ZG_2 74 820 68 460 91.50
    ZG_3 77 709 71 386 91.86
    ZG_4 72 610 66 221 91.20
    ZG_5 82 318 75 457 91.67
    HG_1 75 986 69 356 91.27
    HG_2 82 751 76 104 91.98
    HG_3 86 256 79 864 92.59
    HG_4 84 634 78 123 92.31
    HG_5 85 561 78 946 92.27
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    Alpha多样性分析显示,健康组肠道菌群Chao1、Simpson、Shannon和Observed species指数均显著高于患病组 (p<0.05),表明健康组具有更高的菌群丰富度和多样性 (图1-a)。

    图  1  中间球海胆肠道菌群多样性分析
    注:a. 肠道菌群Alpha多样性指数;b. 肠道菌群Beta多样性分析;c. 肠道菌群样本OTUs分布韦恩图。HG. 健康组;ZG. 患病组。
    Figure  1.  Diversity analysis of gut bacterial community in S. intermedius
    Note: a. Alpha index of gut bacterial community; b. Beta diversity analysis of gut bacterial community; c. Venn diagram of gut bacterial community with OTUs. HG. Healthy sea urchins; ZG. Diseased sea urchins.

    在OTU水平上,基于weighted-Unifrac距离对10个样本进行主坐标分析。结果显示,第一主坐标的贡献率为97.1%,第二主坐标贡献率为1.5%,合计98.6% (图1-b) 。健康组与患病组分布在不同的象限且肠道菌群分离明显,表明红斑病导致中间球海胆肠道菌群发生了明显变化。组内大多聚集在一起,表明生物学重复性较好。

    所有样品共检测出761个OTUs,其中2组共有53个,健康组特有402个,患病组特有306个 (图1-c)。健康组和患病组样品细菌种类分别占总细菌种类的52.30%和40.21%,2组共有细菌种类占总细菌种类的6.96%。结果表明,健康组检测到的细菌种类更加丰富。

    在门水平上,变形菌门为不同健康状况下中间球海胆肠道第一优势菌门。与健康组相比,患病组次优势菌门发生了显著性变化,由厚壁菌门演替为拟杆菌门、厚壁菌门、脱硫杆菌门,其相对丰度占比分别为7.70%、4.38%、3.63%。属水平上,健康组肠道群优势菌属主要为变形菌属 (Psychrobacter),相对丰度占比为54.91%;次优势菌属为微小杆菌属 (Exiguobacterium) 和动性杆菌属 (Planomicrobium),相对丰度占比分别为29.26%和8.76%。患病组优势菌属组成产生了显著性变化,第一优势菌属Burkholderia_Caballeronia_Paraburkholderia相对丰度占比为45.44%,次优势菌属分别为短波单胞菌属 (Brevundimonas)、弧菌属和假单胞菌属 (Pseudomonas),相对丰度占比分别为7.17%、4.86%和4.29% (图2)。

    图  2  中间球海胆肠道菌群结构特征
    Figure  2.  Structural characteristics of gut bacterial community in S. intermedius

    中间球海胆肠道差异菌群分析结果见图3。门水平上,健康组中检测到的特异性菌门主要为厚壁菌门;患病组则以变形菌门、拟杆菌门和脱硫杆菌门等为代表。属水平上,健康组中特异性菌属主要为嗜冷杆菌属 (Bacillus psychrophilus)、微小杆菌属、动性杆菌属、嗜盐嗜碱菌属 (Alkalibacterium)、动球菌属等;患病组中特异性菌属则为Burkh-olderia_Caballeronia_Par-aburkholderia、弧菌属、短波单胞菌属和假单胞菌属等。

    图  3  健康组与患病组中间球海胆肠道菌群LEfSe分析
    注:a. 进化分支图;b. LDA分析柱状图。
    Figure  3.  LEfSe analysis of gut bacterial community in healthy and diseased groups of S. intermedius
    Note: a. Evolutionary branching diagram; b. LDA analysis of columnar graph.

    基于KEGG代谢通路数据库注释,共筛选到173条三级代谢通路,选取其中TOP 30差异显著的代谢通路进行分析 (图4)。结果显示,差异代谢通路共聚焦到15条二级代谢通路和4条一级代谢通路。其中,一级代谢通路富集于代谢、遗传信息处理、生物体系统和人类疾病;二级代谢通路则主要富集于翻译、辅酶和维生素代谢以及脂质代谢。

    图  4  中间球海胆肠道菌群KEGG代谢通路注释图
    Figure  4.  KEGG metabolic pathways in gut bacterial community of S. intermedius

    相较于健康组,患病组肠道菌群三级代谢通路主要表现为肾素-血管紧张素系统 (Renin-angiotensin system, RAS)、霍乱弧菌 (V. cholerae) 感染和蛋白质消化和吸收等丰度的显著提高;RNA转运、叶酸生物合成途径等丰度的显著降低。

    肠道微生物在宿主免疫、代谢等生命活动中发挥着重要功能,其生态平衡与宿主健康密切相关[12]。已有研究表明,卵形鲳鲹 (Trachinotus ovatus)[13]、草鱼[14]、线纹海马 (Hippocampus erectus)[15]等水产动物肠道菌群与机体健康间存在显著相关性,在健康状态下,宿主肠道微生物多样性较高,在疾病状态下则通常减少[16]。本研究患病组中间球海胆肠道菌群Simpson和Shannon指数下降,菌群多样性降低,表明肠道菌群与机体健康间具有一定的相关性,疾病的发生对肠道菌群的生态平衡产生了负面影响。

    肠道菌群结构特性分析显示,患病组中间球海胆肠道变形菌门和拟杆菌门的相对丰度显著增加,而厚壁菌门的相对丰度显著下降,与Wang等[17]的研究结果一致,表明肠道菌群结构的变化可能与疾病的发生有着密切联系。变形菌门丰度的变化不仅可直接对宿主健康产生影响[18],同时也是肠道菌群失调的典型表现,是疾病的潜在诊断标准[19]。其种类复杂,在胃肠道中大都为兼性厌氧菌,可产生脂多糖 (Lipopolysaccsharide, LPS) 和刺激性鞭毛蛋白[20]。脂多糖等代谢产物可通过激活Toll样受体 (TLRs) 等信号通路,引起细胞因子合成和释放,促进炎症介质的生成,导致宿主局部或全身的炎症反应[21],且刺激性鞭毛蛋白与LPS相似[22]。由此推测,患病组中间球海胆肠道菌群变形菌门的增加可能与红斑病的发病机制具有一定的潜在联系,但仍有待进一步研究验证。拟杆菌门的增加与宿主对病原体的免疫反应有关。研究表明,拟杆菌门中的一些菌株能够产生短链脂肪酸,对宿主的能量代谢产生直接影响[23]。同时,它们还具有丰富的遗传和代谢多样性,能够分解多糖和生物大分子,如几丁质、琼脂、DNA等,在碳循环中发挥重要作用[24]。其鞭毛蛋白和代谢产物短链脂肪酸可与细胞受体相互作用,增强宿主免疫反应[25]。由此推测,拟杆菌门可能通过产生短链脂肪酸等方式为海胆提供能量,并通过鞭毛蛋白增强海胆的免疫反应,一定程度上减轻病情,这可能是其丰度上升的因素之一。

    属水平上,患病组海胆肠道优势菌群主要以弧菌属为代表。弧菌属作为变形菌门中的一部分,在海洋环境中分布广泛,具有强大的生存能力和适应性[26]。Ben-Yosef等[27]研究表明,弧菌能通过分泌蛋白酶、磷脂酶和溶血素等攻击宿主细胞,损伤动物机体。此外,还可以黏附在海胆病灶体壁处,分泌细胞外酶,使创伤面不断增大,影响机体健康[28]。除弧菌属外,其他菌属如Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia、短波单胞菌属和假单胞菌属也在患病组中呈现较高丰度。Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia在宿主体内过度增长或产生毒素时,能够破坏宿主的正常生理机能,导致包括鱼类的水生动物感染肺炎、败血症等疾病[29]。短波单胞菌作为一种条件致病菌,具有多种病原性因子,能在动物体内引起各种感染[30]。假单胞菌属通常不被认为是肠道微生物组的典型成员,其在患病组中的出现可能通过影响肠道菌群的平衡和多样性,导致肠道免疫系统的异常反应,从而引发病害[31]。这些菌属相对丰度的变化与红斑病有着密切的关系,但并不能直接证明它们就是导致海胆患病的原因。肠道菌群结构的变化是疾病发生的结果还是疾病发展过程中的一个环节,仍有待深入探讨。

    基于KEGG代谢通路数据库的注释结果,本研究发现患病组海胆肠道菌群的功能特征主要表现为霍乱弧菌感染和肾素-血管紧张素系统的丰度增加,而叶酸生物合成途径和RNA转运等相关通路的丰度减弱。患病组海胆肠道菌群的功能变化可能与病原体入侵、宿主免疫反应调节以及代谢活动调整有关。

    霍乱弧菌感染通路的增强表明患病海胆的肠道菌群可能在促进病原体生长和调节宿主免疫反应中发挥作用。该通路包含一系列关键基因及其相应编码的蛋白质,调控弧菌在宿主体内的生长、扩散以及致病过程[32]。弧菌侵入宿主细胞后,可激活一系列特定的信号分子和转录因子,促进宿主细胞内关键基因的表达,导致宿主细胞合成更多对弧菌生存具有积极作用的蛋白质,进而增强弧菌的适应性和生存力[33]。此外,这种生物通路的活化可能会产生毒素,如霍乱毒素,这些毒素能够破坏宿主组织,进而促进病原体的侵染和扩散。因此,在患病组海胆肠道菌群中霍乱弧菌感染通路显著升高,这可能是由于弧菌为了更有效地入侵而采取的一系列调控方式。

    RAS在免疫调节方面的作用日益受到关注。RAS的关键组分,如血管紧张素原 (Ang I)、血管紧张素转换酶 (ACE)、血管紧张素II (Ang II) 及其受体,已在免疫细胞中被发现有表达[34]。研究表明,单核细胞向巨噬细胞转化过程中,RAS被明显激活,ACE和ANG II受体表达大幅增加,显著促进了宿主免疫反应[35],且T细胞也可表达ACEmRNA和ACE活性、激活RAS[36]。本研究中,患红斑病中间球海胆肠道菌群RAS丰度较健康组显著提升,暗示RAS可能通过调节免疫细胞的活化和转化及T细胞的功能,参与抵抗红斑病的侵染。

    叶酸生物合成途径的丰度降低可能与宿主免疫状态的改变有关。叶酸是维持免疫细胞功能的重要微量营养素,可影响宿主的免疫状态,帮助抵抗病原体侵袭或减轻炎症反应[37]。叶酸还能刺激中性粒细胞、单核细胞增殖,并激活巨噬细胞,增强宿主对细菌感染的抗性[38]。本研究中,叶酸生物合成途径在患病组中的丰度显著降低,可能与患病组厚壁菌门数量显著下降相关。尽管越来越多的研究表明厚壁菌门中很多种类包括乳酸菌属都具有叶酸合成能力[39],但目前对患红斑病的中间球海胆肠道菌群叶酸生物合成途径活性变化的研究资料较少,其具体功能与作用还有待进一步研究。这些功能变化为理解红斑病的发病机制提供了新的视角,并为开发新的防治策略提供潜在的靶点。

    本研究通过16S rRNA测序技术,探究了患红斑病中间球海胆肠道菌群的功能和特征。结果表明,患病组中间球海胆肠道菌群结构发生了显著性变化,具体表现为菌群多样性降低以及关键菌群相对丰度的改变,这些变化可能与疾病的发生、发展以及病原体的生存和繁殖密切相关。患病组中间球海胆肠道菌群功能上表现出与弧菌生长、扩散和致病相关的生物通路显著增强,这可能为探究弧菌与红斑病间的关系提供了新的线索。同时,叶酸生物合成途径降低和肾素-血管紧张素系统上调,可能是宿主抵抗病害的一种机制,与海胆自身的代谢调整和免疫响应有所关联。上述肠道菌群结构和功能的变化,可能是红斑病发生的结果,也可能是疾病发生的一个重要原因或促进因素。未来的研究应进一步探索肠道菌群变化与中间球海胆健康状态之间的关系,以及如何通过调节肠道菌群来改善其抗病能力,从而促进水产养殖业的可持续发展。

  • 图  1   广东近岸南海海域采样站点示意图

    Figure  1.   Diagram of sampling stations in Guangdong coastal waters in South China Sea

    图  2   各个样本的稀释曲线

    Figure  2.   Rarefaction curve of each sample

    图  3   鱼鳃细菌门水平物种组成相对丰度

    Figure  3.   Relative abundance of taxonomy composition of bacteria in fish gill at phylum level

    图  4   鱼鳃细菌属水平物种组成相对丰度

    Figure  4.   Relative abundance of taxonomy composition of bacteria in fish gill at genus level

    图  5   Alpha多样性指数箱线图

    注:a—e. 基于站点分组的Chao1、ACE、Observed、Simpson、Shannon 多样性指数箱线图,不同颜色代表不同站点的样本;f. 基于样本宿主(目水平) 分类分组的Chao1 指数箱线图。

    Figure  5.   Boxplot of Alpha diversity index

    Note: a–e. Boxplot of diversity indexes of Chao1, ACE, Observed, Simpson and Shannon based on site grouping, and different colors represent samples of different sites; f. Boxplot of Chao1 index based on sample host (Order level) classification.

    图  6   基于不同分组方式的NMDS分析 [非参数多元方差分析 (PerMANOVA)]

    注:a. 基于站点分组的 NMDS 分析; b. 基于样本的目水平分组。图中两个样本点越接近,表示两个样本物种组成越相似。横纵坐标表示样本间的相对距离,无实际意义。图形中的每一个点代表一个样本,不同颜色代表不同的样本分组信息。NMDS 结果的优劣用胁迫系数 (stress) 来衡量,此值越小越好,当小于 0.2 时表示可以用 NMDS 的二维点图表示组间或组内差异。

    Figure  6.   NMDS analysis based on different grouping modes [Nonparametric multivariate analysis of variance (PerMANOVA)]

    Note: a. NMDS analysis based on site grouping; b. Grouping based on the order level of the sample. The closer the two sample points are,the more similar the composition of the two sample species are. The abscissa and ordinate indicate the relative distance between samples, which is of no practical significance. Each point in the graph represents a sample, and different colors represent different sample grouping information. The advantages and disadvantages of testing NMDS results are measured by stress coefficients, the smaller, the better, and the value less than 0.2 indicates that the two-dimensional dot plot of NMDS can be used to represent differences between or within groups.

    图  7   22个KEGG-L2功能层级相对丰度热图

    注:横坐标代表不同的样本,纵坐标代表不同的功能层级,图片上方色条表示不同分组,并按照样本聚类。

    Figure  7.   Heatmap of relative abundance of 22 KEGG-L2 functional levels

    Note: The abscissa represents different samples; the ordinate represents different functional levels; the color bars indicate different groups, which are clustered according to samples.

    表  1   样品分类信息

    Table  1   Taxonomy information of samples

    站点
    Sampling station
    样品编号
    Sample ID

    Order
    物种
    Species
    D3D3.1S 鲈形目 条纹䱨 Terapon theraps
    D3D3.2S 鲈形目 日本金线鱼 Nemipterus japonicus
    D3D3C.2S 鲈形目 列牙䱨 Pelates quadrilineatus
    F3F3.2S 鲈形目 鹿斑鲾 Leiognathus ruconius
    F3F3.4S 鲽形目 少牙斑鲆 Pseudorhombus oligodon
    F3F3.5S 鲈形目 带鱼 Trichiurus lepturus
    D8D8.1S 鲈形目 蓝圆鲹 Decapterus maruadsi
    D8D8.3S 鳗鲡目 网纹裸胸鳝 Gymnothorax reticularis
    D8D8.5S 鮟目 黑鮟 Lophiomus setigerus
    D8D8.6S 鲉形目 环纹蓑鲥 Pterois lunulata
    D8D8.8S 鲈形目 深水金线鱼 Nemipterus bathybius
    D8D8.12S 鲉形目 深海红娘鱼 Lepidotrigla abyssalis
    F8F8.1S 鲉形目 环纹蓑鲥 Pterois lunulata
    F8F8.4S 鲉形目 单棘豹鲂鮄 Daicocus peterseni
    F8F8.8S 鲈形目 二长棘鲷 Parargyrops edita
    F8F8.11S 鮟目 棘茄鱼 Halieutaea stellata
    F8F8.16S 鲉形目 日本红娘鱼 Lepidotrigla japonice
    F8F8.17S 鲉形目 拟蓑鲉 Parapterois heterurus
    F8F8.18S 海龙鱼目 鳞烟管鱼 Fistularia petimba
    H3H3.3S 鲈形目 翼红娘鱼 Lepidotrigla alata
    H3H3.4S 鲈形目 中华䲢 Uranoscopus chinensis
    H3H3.5S 鳗鲡目 大鳞鳞头鲉 Sebastapistes megalepis
    H3H3.7S 鮟目 无备虎鲉 Minous inermis
    H8H8.1S 鲉形目 大鳞短额鲆 Engyprosopon grandisquama
    H8H8.2S 鲈形目 鳞烟管鱼 Fistularia petimba
    H8H8.3S 鲉形目 繁星鲆 Bothus myriaster
    H8H8.7S 鲉形目 孔鰕虎鱼 Trypauchen vagina
    H8H8.10S 鲉形目 斑鰶 Konosirus punctatus
    H8H8.12S 鲈形目 皮氏叫姑鱼 Johnius belangerii
    H8H8.15S 鮟目 短吻鲾 Leiognathus brevirostris
    H8H8.24S 鲉形目 大头狗母鱼 Trachinocephalus myops
    H8H8.25S 鲉形目 大头狗母鱼 Trachinocephalus myops
    I9I9.1S 海龙鱼目 大鳞鳞头鲉 Sebastapistes megalepis
    I9I9.5S 鲉形目 黄纹拟鲈 Parapercis xanthozona
    I9I9.7S 鲈形目 寿鱼 Banjos banjos
    I9I9.8S 鲉形目 棕斑宽吻鲀 Amblyrhynchotes rufopunctatus
    I9I9.9S 鲉形目 单棘豹鲂鮄 Daicocus peterseni
    I9I9.10S 鲽形目 松球鱼 Monocentris japonica
    I9I9.11S 海龙鱼目 新平鲉 Neosebastes entaxis
    I9I9.12S 鲽形目 二长棘鲷 Parargyrops edita
    I9I9.13S 鲈形目 横带眶棘鲈 Scolopsis inermis
    I9I9.14S 鲱形目 盔蓑鲉 Ebosia bleekeri
    I9I9.15S 鲈形目 冠鲽 Samaris cristatus
    I9I9.16S 鲈形目 叉斑狗母鱼 Synodus macrops
    I9I9.17S 海龙鱼目 美尾䲗 Calliurichthys japonicus
    I9I9.18S 鲉形目 瑞氏红鲂鮄 Satyrichthys rieffeli
    I9I9.20S 鲉形目 虻鲉 Erisphex pottii
    I9I9.21S 鲉形目 红鲬 Bembras japonicus
    I9I9.22S 鲈形目 六带拟鲈 Parapercis sexfasciata
    I9I9.23S 鲈形目 黄纹拟鲈 Parapercis xanthozona
    I9I9.24S 鲈形目 尖牙鲈 Synagrops japonicus
    I9I9.25S 鲈形目 水珍鱼 Argentina kagoshimae
    下载: 导出CSV
  • [1] 王正, 毛志华, 李晓娟. 气候变化对南海浮游植物藻华形成的影响研究进展[J]. 环境污染与防治, 2017, 39(12): 1384-1390.
    [2] 苏莹佳, 陈国宝, 周艳波, 等. 2015—2017年南海海域伏季休渔制度实施效果评价[J]. 南方水产科学, 2019, 15(2): 20-28. doi: 10.12131/20180149
    [3] 史登福, 张魁, 蔡研聪, 等. 南海北部带鱼群体结构及生长、死亡和性成熟参数估计[J]. 南方水产科学, 2020, 16(5): 51-59. doi: 10.12131/20200055
    [4] 陈大刚, 张美昭. 中国海洋鱼类[M]. 青岛: 中国海洋大学出版社, 2016: 1-2.
    [5] 张俊, 江艳娥, 陈作志, 等. 南海中南部中层鱼资源声学积分值及时空分布初探[J]. 中国水产科学, 2017(1): 120-135.
    [6] 肖军. 常见养殖鱼类鳃病的病理症状及防治方法[J]. 当代水产, 2019, 44(6): 97-101. doi: 10.3969/j.issn.1674-9049.2019.06.027
    [7]

    TOENSHOFF E R, KVELLESTAD A, MITCHELL S O, et al. A novel betaproteobacterial agent of gill epitheliocystis in seawater farmed Atlantic salmon (Salmo salar)[J]. PLOS ONE, 2012, 7(3): e32696. doi: 10.1371/journal.pone.0032696

    [8]

    WANG C Y, LI Z B. Growth performance, digestive enzyme activity and immune response of Japanese sea bass, Lateolabrax japonicus fed with fructooligosaccharide[J]. Aquac Nutr, 2020, 26(2): 296-305. doi: 10.1111/anu.12990

    [9]

    DOUJET T L, SANTI C D, KLEMETSEN T, et al. Closely-related Photobacterium strains comprise the majority of bacteria in the gut of migrating Atlantic cod (Gadus morhua)[J]. Microbiome, 2019, 7(1): 64. doi: 10.1186/s40168-019-0681-y

    [10]

    FOGARTY C, BURGESS C M, COTTER P D, et al. Diversity and composition of the gut microbiota of Atlantic salmon (Salmo salar) farmed in Irish waters[J]. J Appl Microbiol, 2019, 127(3): 648-657. doi: 10.1111/jam.14291

    [11] 樊瑞峰, 王印庚, 梁友, 等. 一株广温性大菱鲆肠道益生菌的筛选与鉴定[J]. 渔业科学进展, 2011, 32(1): 40-46. doi: 10.3969/j.issn.1000-7075.2011.01.006
    [12] 郭国军, 覃映雪, 陈强, 等. 大黄鱼病原副溶血弧菌拮抗菌的筛选[J]. 海洋学报, 2008, 30(1): 127-134.
    [13] 王小彤, 许强华. 应用高通量测序法分析四种南极鱼鳃组织的微生物群落多样性[C]//2018年中国水产学会学术年会论文摘要集. 西安: 中国水产学会, 2018: 132.
    [14]

    PRATTE Z A, BESSON M, HOLLMAN R D, et al. The gills of reef fish support a distinct microbiome influenced by host-specific factors[J]. Appl Environ Microbiol, 2018, 84(9): e00063-18.

    [15]

    CAPORASO J G, LAUBER C L, WALTERS W A, et al. Global patterns of 16S rRNA diversity at a depth of millions of sequences per sample[J]. Proc Nat Acad Sci, 2011, 108(Suppl 1): 4516-4522.

    [16] 杨翠, 李祖明. 分子生物学技术在肠道微生物研究中的应用进展[J]. 中国微生态学杂志, 2017, 29(2): 229-233,238.
    [17]

    CHEN S, ZHOU Y, CHEN Y, et al. fastp: an ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor[J]. Bioinformatics, 2018, 34(17): i884-i890. doi: 10.1093/bioinformatics/bty560

    [18]

    EDGAR R C. UPARSE: highly accurate OTU sequences from microbial amplicon reads[J]. Nat Methods, 2013, 10(10): 996-998. doi: 10.1038/nmeth.2604

    [19]

    CHAO A. Nonparametric estimation of the number of classes in a population[J]. Scand J Stat, 1984, 11(4): 265-270.

    [20]

    CHAO A, YANG M C K. Stopping rules and estimation for recapture debugging with unequal failure rates[J]. Biometrika, 1993, 80(1): 193-201. doi: 10.1093/biomet/80.1.193

    [21]

    SHANNON C E. A mathematical theory of communication[J]. Bell Syst Tech J, 1948, 27(3): 379-423. doi: 10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x

    [22]

    DOUGLAS G M, BEIKO R G, LANGILLE M G I. Predicting the functional potential of the microbiome from marker genes using PICRUSt[J]. Methods Mol Biol, 2018, 1849: 169-177.

    [23]

    CHONG J, LIU P, ZHOU G, et al. Using Microbiome analyst for comprehensive statistical, functional, and meta-analysis of microbiome data[J]. Nat Protoc, 2020, 15(3): 799-821. doi: 10.1038/s41596-019-0264-1

    [24] 穆大帅, 卢德臣, 郑维爽, 等. 我国海洋细菌新物种鉴定与资源研发进展[J]. 生物资源, 2017, 39(6): 391-397.
    [25] 白洁, 刘小沙, 侯瑞, 等. 南海南部海域浮游细菌群落特征及影响因素研究[J]. 中国环境科学, 2014(11): 2950-2957.
    [26] 徐新亚, 杨宏, 宁小清, 等. 北部湾海洋微生物物种多样性与化学多样性研究进展[J]. 广西科学, 2020, 27(5): 433-450,461.
    [27] 王丹. 海洋细菌SAR86全球分布及其多样性研究[D]. 舟山: 浙江海洋大学, 2020: 11-16.
    [28]

    DELMONT T O, QUINCE C, SHAIBER A, et al. Nitrogen-fixing populations of Planctomycetes and Proteobacteria are abundant in surface ocean metagenomes[J]. Nat Microbiol, 2018, 3(7): 804-813. doi: 10.1038/s41564-018-0176-9

    [29]

    CHEN Y, PENNER G B, LI M, et al. Changes in bacterial diversity associated with epithelial tissue in the beef cow rumen during the transition to a high-grain diet[J]. Appl Environ Microbiol, 2011, 77(16): 5770-5781. doi: 10.1128/AEM.00375-11

    [30]

    EVANS N J, BROWN J M, MURRAY R D, et al. Characterization of novel bovine gastrointestinal tract treponema isolates and comparison with bovine digital dermatitis treponemes[J]. Appl Environ Microbiol, 2011, 77(1): 138-147. doi: 10.1128/AEM.00993-10

    [31]

    LEGRAND T P R A, CATALANO S R, WOS-OXLEY M L, et al. The inner workings of the outer surface: skin and gill microbiota as indicators of changing gut health in yellowtail kingfish[J]. Front Microbiol, 2018, 8: 2664. doi: 10.3389/fmicb.2017.02664

    [32]

    KESSEL M A H J V, MESMAN R J, ARSHAD A, et al. Branchial nitrogen cycle symbionts can remove ammonia in fish gills[J]. Environ Microbiol Rep, 2016, 8(5): 590-594. doi: 10.1111/1758-2229.12407

    [33] 刘玉华, 王慧, 胡晓珂. 不动杆菌属 (Acinetobacter) 细菌降解石油烃的研究进展[J]. 微生物学通报, 2016, 43(7): 1579-1589.
    [34] 欧阳晴晴, 姚伯卿, 焦亚彬, 等. 南极中山站长城站土壤及海洋沉积物可培养细菌多样性[J]. 生物资源, 2021, 43(2): 133-142.
    [35] 翟万营, 汪倩, 王佳华, 等. 南极中山站附近海水微生物多样性和宏基因组分析[J]. 上海海洋大学学报, 2022, 31(1): 288-297.
    [36]

    ZHANG E, THIBAUT L M, TERAUDS A, et al. Lifting the veil on arid-to-hyperarid Antarctic soil microbiomes: a tale of two oases[J]. Microbiome, 2020, 8(1): 37. doi: 10.1186/s40168-020-00809-w

图(7)  /  表(1)
计量
  • 文章访问数: 
  • HTML全文浏览量: 
  • PDF下载量: 
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-26
  • 修回日期:  2021-11-10
  • 录用日期:  2021-11-21
  • 网络出版日期:  2022-05-04
  • 刊出日期:  2022-08-04

目录

/

返回文章
返回