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人類和動物的胃腸道（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，腸道微生物群對宿主生理、新陳代謝和健康至關(guān)重要。新一代測序的出現(xiàn)極大地擴展了研究人員對人類、小鼠、家畜和鳥類腸道微生物群落的認(rèn)識，但是對于雞腸道中真菌群落的動態(tài)變化和來源仍知之甚少。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，并進一步揭示了影響雞胃腸道真菌群初始定殖和長期建立的真菌來源。
發(fā)表期刊：Microbiome（IF=14.65）DOI:10.1186/s40168-022-01252-9 本研究基于ITS擴增子測序方法，對ITS2區(qū)域測序得到ASVs豐度表并進行物種注釋，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）中的動態(tài)變化。同時，利用qPCR進一步研究整個發(fā)育周期中，十二指腸、空腸、回腸和盲腸的真菌和細(xì)菌種群的絕對豐度動態(tài)變化。此外，本研究還通過對雞羽毛、運輸箱、飼糧等居住環(huán)境中的真菌群落多樣性統(tǒng)計分析，采用Source Tracker軟件來追蹤確定雞胃腸道真菌群落的來源。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Anosim的檢驗分析得到顯著性差異結(jié)果（P < 0.05）（圖1b，c）。對第42日齡的雞胃腸道不同位置真菌群落的物種分布情況進行統(tǒng)計分析。在ASV水平上，Fusarium pseudonygamai（F1）、白色念珠菌（F2）和Aspergillus favus（F3）三個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)勢豐度，豐度占比在80%以上（圖1f）。門水平上，子囊菌門為優(yōu)勢門，在每個GI位置豐度占比高達97-99%（圖1d）。42日齡雞的胃腸道中共鑒定出81個屬，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，并且在個體動物中存在一些罕見的獨特的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，比較它們在不同的GI部位之間的差異。本研究中共有26個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GI位置的豐度占比均達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主要歸屬于子囊菌門（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的相對豐度（%）；b.真菌和細(xì)菌群落的絕對豐度以及真菌與細(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，真菌組成發(fā)生顯著變化（P < 0.05）（圖3b，c），且Anosim檢驗顯示差異顯著（P < 0.05）。此外，隨著雞的年齡增長，每個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個腸段中的平均相對豐度（%）。 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的平均相對豐度（%），圖上數(shù)字分別代表真菌和細(xì)菌種群的絕對豐度（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)菌的絕對豐度第42天雞的GI不同部位真菌和細(xì)菌種群的絕對豐度（a）和不同采樣天數(shù)（b）的四個腸段中真菌和細(xì)菌種群的絕對豐度。紅色是真菌，藍色是細(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%。運輸箱和羽毛的F. pseudonygamai水平較低（16.3%和32%），但相對C. albicans（25.6%和18.1%），A. favus（8.1%和4.6%），和A. amstelodami（18.6%和15.3%）來說豐度還是較高的。 圖6 雞胃腸道真菌群的來源a不同環(huán)境和混合腸道樣本中10種最豐富的真菌ASVs的平均相對豐度（%）。b不同環(huán)境和混合腸道樣本類型對雞腸道菌群初始建立的平均相對貢獻（%）。 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)容物之前沒有進入家禽飼養(yǎng)環(huán)境，因此在第0天分析中只將運輸箱和羽毛樣本作為潛在來源。其中，羽毛占初始真菌菌群的44.7%，運輸箱占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）。兩項研究4種腸道樣本中均存在一小部分物種重疊，而超過一半的真菌ASVs都是獨特的（圖7c）。在兩個研究中，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圖顯示了兩項研究中四個腸段的核心真菌ASVs的重疊。圖例顯示常見的真菌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)果表明它可能來源于飼料和居住環(huán)境。羽毛和運輸箱上的真菌是新孵化雛雞腸道菌群的主要貢獻者。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，將有助于開發(fā)管理和控制雞胃腸道真菌群落的新方法，對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： Biogeography, succession, and origin of the chicken intestinal mycobiome. Microbiome, 2022. DOI:10.1186/s40168-022-01252-9
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