季节性饮食营养与肠道菌群互作驱动长江流域华东梅花鹿适应性策略的生态代谢机制研究

《BMC Microbiology》：Diet, nutrient characteristics and gut microbiome between summer and winter drive adaptive strategies of East China sika deer (Cervus nippon kopschi) in the Yangtze River basin

本研究为解析华东梅花鹿(Cervus nippon kopschi)在长江中下游流域应对季节性气候选择压力的适应机制，通过trnL P6-loop和16S rRNA高通量测序技术，系统探究了其季节性饮食营养特征与肠道微生物组的动态互作关系。研究发现夏季梅花鹿摄食174种植物呈现泛化策略，冬季转为130种植物的特化策略，肠道菌群α多样性冬季显著高于夏季，微生物功能均富集于代谢通路。该研究揭示了梅花鹿通过灵活重塑肠道菌群结构与互作网络增强环境适应力的新机制，为珍稀鹿种遗传资源保护、栖息地改良及人工繁育提供了科学依据。

　　

在长江中下游流域的亚热带季风区，野生华东梅花鹿（Cervus nippon kopschi）正面临着严峻的生存挑战。作为中国国家一级重点保护动物，该亚种目前仅零星分布于江西彭泽、安徽绩溪与浙江临安等狭窄区域，种群增长缓慢、栖息地破碎化以及冬季食物资源短缺等问题日益突出。尤其在全球气候变化背景下，夏季高温干旱与冬季植物生产力下降的季节性极端气候，使得探究梅花鹿如何通过调整生存策略来适应环境波动成为保护生物学的核心课题。

以往研究多集中于梅花鹿的食性分析或活动节律等单一维度，而对于其如何通过整合饮食选择、营养代谢与肠道微生物组协同响应季节变化的机制尚不明确。为此，曹志明等研究人员在《BMC Microbiology》发表了题为“Diet, nutrient characteristics and gut microbiome between summer and winter drive adaptive strategies of East China sika deer”的研究论文，通过多组学技术揭示了梅花鹿在季节更替中的生态适应策略。

研究人员在江西桃红岭梅花鹿国家级自然保护区（TNNR）设置了6个固定采样点，于2020年夏季（6月）和冬季（12月）分别采集了30份新鲜粪便样本。通过叶绿体trnL P6-loop基因条形码测序技术解析食性组成，并利用16S rRNA基因V5-V7区测序分析肠道菌群结构。同时，基于DNA条形码鉴定结果，选取相对丰度>1%的植物属代表种，采集其幼嫩组织进行营养成分分析，包括粗蛋白（CP）、粗脂肪（CF）、中性洗涤纤维（NDF）、总非结构性碳水化合物（TNC）等11项指标。采用灰色关联度评价植物综合营养价值，通过右角混合三角模型（RMT）可视化营养摄入平衡策略，并利用SPIEC-EASI构建菌群共现网络，结合PICRUSt2预测微生物功能。

食性组成与营养动态

研究显示，夏季梅花鹿摄食174种植物（183属107科），冬季降至130种（173属90科）。夏季以菝葜（Smilax，12.14%）、悬钩子（Rubus，10.72%）为主，莱文生态位宽度指数达4.48，呈现明显的泛化食性；冬季则集中取食悬钩子（36.08%）、檵木（Loropetalum，26.24%）和柃木（Eurya，13.31%），生态位指数降至2.28，转为特化策略。营养分析表明，冬季植物中CF、ST、TNC和GE显著高于夏季，而NDF、ADL等纤维成分夏季更高。灰色关联评价显示夏季黄连木（Pistacia chinensis）营养价值最高，冬季以柃木（Eurya japonica）最优。

营养摄入与平衡策略

梅花鹿在冬季的CP、CF、TNC及GE摄入量均显著高于夏季。RMT模型分析表明，脂质摄入比例在季节间保持相对稳定，而碳水化合物与蛋白质的摄入比例波动显著，印证了梅花鹿通过动态调整宏量营养素组合维持代谢平衡的适应性策略。

肠道菌群结构与功能

16S rRNA测序共鉴定出20门290种微生物。夏季菌群以变形菌门（Proteobacteria，75.12%）和厚壁菌门（Firmicutes，21.03%）为主，冬季转为厚壁菌门（66.44%）和拟杆菌门（Bacteroidetes，22.82%）主导。LEfSe分析显示，夏季富集肠球菌属（Enterococcus）等机会性病原菌，冬季则显著富集瘤胃球菌属（Ruminococcus）等纤维降解相关菌。α多样性指数（Chao1、Shannon等）冬季均显著高于夏季，PCoA与NMDS分析证实菌群结构存在明显季节分化。

菌群互作网络与功能预测

夏季菌群网络节点数、连接数及平均度均高于冬季，表明其具有更复杂的微生物互作关系。PICRUSt2功能预测显示，两季菌群均显著富集于KEGG代谢通路（尤其是碳水化合物代谢），但冬季菌群在异生物质降解代谢方面功能增强，暗示其增强了对次生代谢产物的解毒能力。

饮食-营养-菌群的互作关系

Spearman相关性分析揭示，厚壁菌门与冬季高纤维植物（如柃木）呈正相关，拟杆菌门与可溶性糖摄入关联密切。夏季变形菌门与多种植物存在负相关，暗示菌群结构受植物化学组成驱动。

本研究通过整合营养生态学与微生物生态学视角，系统阐明了梅花鹿通过“食性策略-营养代谢-菌群重构”三位一体的协同机制适应季节性环境变化的生理生态学基础。冬季食性特化与菌群多样性升高，反映了动物在资源受限条件下通过优化微生物功能以提升能量利用效率的生存智慧；夏季菌群网络的复杂性则有利于应对多样化饮食中的次生代谢产物挑战。该研究不仅为珍稀鹿种的栖息地管理（如优选柃木等冬季营养植物进行人工补饲）提供了实践指导，也为理解野生反刍动物对环境变化的适应进化提供了新的理论框架。未来可进一步关注气候变化背景下肠道菌群可塑性对梅花鹿长期适应潜力的影响，为生物多样性保护提供前瞻性策略。