郭峰课题组建立利用肠道菌群实现鱼类宿主朔源方案

　　

2022年1月26日，厦门大学生命科学学院郭峰副教授课题组在Microbiome期刊在线发表了题为“Robust host source tracking building on the divergent and non-stochastic assembly of gut microbiomes in wild and farmed large yellow croaker”)的研究论文，探究了野生与养殖大黄鱼的肠道微生物的组成与功能上的差异，并且利用上述特征建立了可靠的鱼类宿主溯源方案。

众所周知，养殖和野生鱼的价格和食品安全方面常存在很大区别。全球许多重要经济鱼类同时存在野生和养殖群体，例如三文鱼、大黄鱼等，其中有相当比例的种类，包括被称为我国“国鱼”的大黄鱼，并未完全建立起基于鱼自身分子标记的个体朔源方法。一般认为，肠道菌群具有宿主和环境特异性，因此在人类等陆生动物中已经有相关宿主朔源的应用研究案例。然而在鱼类，特别是如大黄鱼的肉食性鱼类，由于它们的肠道菌群的个体差异和动力学往往较大，尚未有利用菌群实现宿主可靠朔源的研究报道。

为保证菌群分析的高覆盖度，该研究采集了10批次的共计291尾大黄鱼样品(野生212尾，养殖79尾)，利用高通量测序和生物信息学手段分析了野生与养殖大黄鱼的肠道微生物群落结构。数据分析表明野生和养殖大黄鱼的肠道微生物在群落结构具有明显的差异，针对分离代表菌株和菌群水平的功能预测暗示差异至少部分群落结构差异与食物不同有关。同时，研究发现来自野生和养殖大黄鱼的肠道菌群差异并非“非此即彼”，聚类和降维分析显示二者存在一定重叠，并且不同批次间的个体的差异同样显著，符合肉食性鱼类肠道菌群特点，暗示菌群组成可能具有随机性。由于随机过程本质上是不可预测的，所以要实现可靠的朔源，则首先需排除肠道菌群的群落组装是随机过程占主导因素的。随后，研究者采用生态学中性模型以及BetaNTI参数对菌群进行检验，结果表明不论是养殖或野生大黄鱼的肠道菌群，非随机过程至少与随机过程对群落组装的影响程度相当或更高。在此基础上，采用优化的随机森林预测算法，研究者实现了对未知个体（包括新的样本批次）的可靠朔源，准确率可达93%。值得指出的是，在受到随机过程影响更高样本中，其预测错误的概率显著更高，与预期相符。

该研究首次基于肠道菌群实现了鱼类宿主的朔源，并阐释了群落组装模式与可靠朔源之间的联系，为采用类似方法开展宿主朔源的研究提供重要参考，也为包括大黄鱼等经济鱼类的来源朔源提供了新的方案。

该论文由厦门大学生命科学学院和厦门大学海洋与地球学院合作完成。我院的硕士研究生朱俊、博士研究生李浩和厦门大学海洋与地球学院的硕士研究生景泽周为共同第一作者，郭峰副教授和陈仕玺教授为该论文的共同通讯作者。该论文得到了国家重点研发计划（No. 2018YFC1406303）、国家自然科学基金（No. 31670492 and No. 41976092），南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）创新团队项目（No. 311021006）广东省和中央高校基本科研业务费专项资金（No. 20720200114）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1186/s40168-021-01214-7（链接中含有视频摘要）

（图/文 郭峰课题组）