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生态与环境学院陈善元/肖蘅团队在洞穴鱼类的适应机制研究中取得新进展

2023-09-04  

近日,华体育会登录网生态与环境学院陈善元教授和肖蘅教授团队选择我国特有的金线鲃属鱼类作为研究对象开展宏基因组分析,揭示了洞穴型和地表型金线鲃物种肠道微生物和栖息地适应之间的隐藏联系。该研究成果以“Metagenomic analysis reveals hidden links between gut microbes and habitat adaptation among cave and surface dwelling Sinocyclocheilus species”为题发表于国际动物学领域顶级期刊Zoological Research(2022 IF = 4.9,2/176 Zoology (Q1),)第4期上,全文链接:https://doi.org/10.24272/j.issn.2095-8137.2022.195。

洞穴鱼类是淡水鱼类中一个特殊的生态类群,其生活史的自然完成离不开洞穴或地下水环境。我国西南部的喀斯特地区拥有世界上最丰富的洞穴鱼类资源,然而受人类活动和气候变化等影响,许多洞穴鱼类物种面临灭绝风险。金线鲃属(Sinocyclocheilus)是我国洞穴鱼类中最为重要的类群(图1),为我国特有,几乎所有金线鲃属鱼类都有洞穴生活习性,因其生活环境特殊,分布区非常狭。渌Φ纳肪炒嗳,环境的微小变化有时可能会对金线鲃属鱼类造成毁灭性的影响。在《国家重点保护野生动物名录》2021年更新版中,整个金线鲃属的所有物种均被列为国家二级保护野生动物。因此,研究金线鲃属鱼类(洞穴鱼类)对特殊生活环境的适应,对金线鲃属鱼类资源的保护具有十分重要的意义。

      

1 金线鲃属(Sinocyclocheilus)鱼类部分物种(引自Niemiller et al., 2019,Dante B. Fenolio摄)

陈善元教授和肖蘅教授团队长期致力于金线鲃属鱼类相关研究,且在国内外率先开展了该属鱼类的分子生态学研究。团队在此项研究中,比较分析了金线鲃属洞穴型和地表型物种肠道微生物的特征(图2),并进一步建立了肠道微生物与它们栖息地微生物之间的关系。此外,还对环境样本进行了eDNA(条码)分析,以明确金线鲃属洞穴型和地表型物种生境中潜在食物资源构成。结果发现,与系统发育关系相比,金线鲃属鱼类肠道微生物的组成和结构与生态类型(生境类型)更相关。然而,生境微生物的水平转移只是鱼类肠道微生物的一种来源,宿主对固有的(肠道)微生物表现出强烈的选择而成为优势微生物。肠道微生物组成和结构的差异,特别是优势微生物的差异,可以从食物摄取、营养物质利用和有害物质代谢等角度增强两类金线鲃属鱼类的生境适应性。这种联系最终形成了一个通过食物资源-捕食模式-肠道菌群-消化吸收能力以及摄食习惯和偏好的生境适应性环(图3)。该研究的结果促进了我们对鱼类肠道微生物对生境适应性意义的理解,为研究洞穴鱼类的适应机制提供了一个新的视角,为我国特有的金线鲃属鱼类资源保护提供了新的参考信息。

2 金线鲃属洞穴型和地表型物种肠道菌群属水平比较分析

3 金线鲃属洞穴型和地表型物种对其生活环境的适应机制模拟示意图

陈泓宇和李春青为论文共同第一作者,陈善元和肖蘅为共同通讯作者。该项工作得到了国家自然科学基金项目(32260310, 31560111)、云南省“万人计划”青年拔尖人才专项(YNWR-QNBJ-2018-024)、云南省教育厅科学研究基金项目(2020Y0014)的资助。

供稿:生态与环境学院

编辑:李哲

责任编辑:王崴


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