基于培养组学的极度濒危玳瑁肠道微生物多样性解析及其潜在新种发现

本研究采用传统培养方法，首次系统揭示了濒危玳瑁（Eretmochelys imbricata）肠道菌群组成，成功分离161株细菌（含6个潜在新种），发现Pseudomonadota、Actinomycetota和Bacillota为优势门，为珊瑚礁生态系统保护与微生物资源开发提供重要理论依据。

　　

Introduction

极度濒危的玳瑁海龟（Eretmochelys imbricata）对珊瑚礁生态健康具有关键作用，其肠道微生物在宿主营养与健康中扮演重要角色。本研究通过培养依赖方法对玳瑁粪便样本中的细菌类群进行系统性表征，以弥补当前对该物种微生物多样性认知的不足。

Materials and methods

实验获得惠州学院生物医学伦理委员会批准，从广东惠东海龟国家级自然保护区（22°33′15′′N; 114°52′33′′E）采集14只人工饲养玳瑁的粪便样本。样本分两批（2022年8月4日与9日）采集后立即液氮冷冻并保存于-80°C。使用2216E基础培养基（M1）及添加水母提取物的2216E培养基（M2），在需氧与厌氧条件下进行细菌分离。通过16S rRNA基因测序（引物27F/1492R）和EzTaxon数据库比对进行物种鉴定，结合DNA-DNA杂交（DDH）验证潜在新种。对候选新种完成全基因组测序（Cyclone SEQ平台）及功能注释（KEGG、GO等数据库）。

Results

共分离161株细菌，归属于Pseudomonadota、Actinomycetota和Bacillota三大门。需氧M1培养基中首批样本以Psychrobacter celer（47%）、Shewanella algae（14%）为优势种；第二批以Sulfitobacter pontiacus（26%）、Sporosarcina aquimarina（13%）为主。厌氧M1培养以Shewanella algae（24%）、Vibrio mytili（13%）和Enterococcus hirae（8%）为代表。M2培养基需氧条件下主要获得Psychrobacter maritimus（33.33%）和Frondibacter mangrovi。通过16S相似度（≥98.7%）与DDH相似度（<70%）对比，发现10个菌株可能代表6个新物种（DM7、DM50、DM51、DM55、DS3、DS5），系统发育分析显示其分属Glutamicibacter、Mesonia、Rhodococcus等属。功能注释表明同属物种代谢功能高度相似，主要富集于氨基酸代谢、碳水化合物代谢及膜转运通路。

Discussion

本研究揭示了培养依赖方法在检测低丰度微生物方面的独特优势，弥补了宏基因组学技术的局限性。分离菌株中Psychrobacter celer（嗜冷菌，具工业潜力）、Sulfitobacter pontiacus（磺酸盐氧化酶生产者）和Shewanella algae（条件致病菌）等具有重要生态与生物技术价值。值得注意的是，Vibrio mytili（红霉素耐药）和Enterococcus hirae（机会致病菌）的发现提示需关注其对玳瑁健康的潜在风险。培养基成分（如M2添加水母提取物）与培养条件显著影响菌株分离效率，反映了微生物对生态因子的敏感性。研究局限性在于样本均来自保护区饲养个体，未来需对比野生与圈养玳瑁的菌群差异。

Conclusion

培养依赖方法成功揭示了玳瑁肠道中未被宏基因组检测到的细菌类群，包括6个潜在新种及多种具生物技术潜力的菌株，为濒危物种保护与微生物资源开发提供了重要数据支持。