在稻鱼共生养殖模式下，黄鲶鱼（Pelteobagrus fulvidraco）在稻花开放前后肠道微生物群及肝脏代谢组的变化

《Frontiers in Microbiology》：Changes of intestinal microbiota and liver metabolomics in yellow catfish (Pelteobagrus fulvidraco) before and after rice flowering in rice-fish symbiosis farmed mode

稻鱼共生系统开花后显著增强黄颡鱼肠道微生物多样性，优势菌群如Clostridium_sensu_stricto_1、Brevundimonas和Oxyphotobacteria_unclassified丰度增加，而致病菌Pseudomonas和Cetobacterium减少。肝代谢分析显示开花后氨基酸代谢通路上调，脂代谢相关通路下调，且Clostridium_sensu_stricto_1与代谢物如linoleic acid、TG 66:21等显著相关，表明其可能通过短链脂肪酸等机制调控代谢。

　　在水稻与鱼类共生的养殖模式中，研究人员发现水稻开花阶段对黄颡鱼的肠道微生物群落和肝脏代谢具有显著影响。该研究通过16S rRNA测序和非靶向代谢组学分析，揭示了在水稻开花前后，黄颡鱼的肠道微生物多样性和肝脏代谢路径发生了明显变化。这些发现不仅加深了我们对共生系统中鱼类生理适应机制的理解，还为开发基于鱼类自身的益生菌提供了理论依据。

水稻与鱼类共生养殖系统（RFFM）是一种将水稻种植与水产养殖相结合的生态农业模式，具有提升资源利用率、增加农户收入以及增强生态系统稳定性的多重优势。在这一系统中，黄颡鱼幼苗被养殖在稻田中，利用稻田中的自然食物资源，如浮游生物和藻类，同时其排泄物可作为天然肥料，促进水稻生长。这种模式有效减少了农药和化肥的使用，形成了一个更加可持续的种植-养殖体系。然而，目前关于该系统对鱼类肠道微生物群落和肝脏代谢的具体影响，尤其是水稻开花这一关键生态事件如何改变黄颡鱼的生理状态，仍缺乏系统研究。

黄颡鱼作为一种杂食性鱼类，其肠道微生物群落在维持消化功能、免疫调节和环境适应方面起着重要作用。已有研究表明，某些益生菌如乳酸菌和酵母菌能够增强鱼类的免疫功能并促进其生长。然而，大多数现有益生菌来自非宿主物种，这可能导致其在鱼类肠道中的定植效率较低。因此，开发源自鱼类自身的益生菌成为可持续水产养殖研究的重要方向。本研究通过对比水稻开花前后黄颡鱼的肠道微生物组成和肝脏代谢特征，试图揭示水稻开花对鱼类生理状态的具体影响，并探索关键微生物在代谢调控中的作用。

研究结果表明，水稻开花后，黄颡鱼的肠道微生物多样性显著提高。在16S rRNA测序分析中，Group A（开花后）的肠道微生物数量明显高于Group P（开花前），并且某些特定的微生物类群如假单胞菌和Cetobacterium的相对丰度降低，而Brevundimonas、Oxyphotobacteria_unclassified和Clostridium_sensu_stricto_1的丰度则显著上升。这些变化可能与水稻开花期间释放的花粉和丰富的自然食物资源有关。花粉不仅为黄颡鱼提供了额外的营养来源，还可能促进了稻田中浮游生物和藻类的繁殖，从而改变了鱼类的饮食结构和肠道微生物的组成。

此外，研究还发现水稻开花对黄颡鱼肝脏代谢具有显著影响。在非靶向代谢组学分析中，Group A的肝脏代谢特征与Group P存在明显差异，表现为氨基酸代谢路径的激活和脂质代谢路径的抑制。这一代谢模式的转变可能与黄颡鱼对环境变化的适应有关。氨基酸代谢的增强可能有助于提高鱼类的免疫功能和营养吸收能力，而脂质代谢的抑制则可能减少脂肪沉积，改善肌肉健康和代谢状态。这些代谢变化可能反映了鱼类在共生系统中对环境资源的优化利用。

Clostridium_sensu_stricto_1作为黄颡鱼肠道中的优势菌群，在水稻开花后表现出与多种代谢物的显著正相关性，如甘油三酯和磷脂代谢物，同时与某些代谢物如L-谷氨酸和磷脂酰乙醇胺呈现负相关。这表明Clostridium_sensu_stricto_1可能通过调节代谢物的水平，对肝脏代谢产生调控作用。Clostridium_sensu_stricto_1能够通过发酵碳水化合物产生短链脂肪酸（SCFAs），这些物质不仅有助于肠道屏障功能的维持，还可能通过调节炎症反应和能量平衡间接影响脂质代谢。SCFAs如丁酸能够通过调控内源性大麻素的水平，进一步影响鱼类的代谢状态和免疫功能。

研究还发现，水稻开花对黄颡鱼肝脏代谢路径的调控作用可能与环境变化密切相关。例如，水稻开花后，肝脏中与氨基酸代谢相关的物质如L-谷氨酸和精氨酸的水平发生变化，而脂质代谢相关的物质如亚油酸和二十碳五烯酸的水平则降低。这种代谢模式的转变可能反映了鱼类在适应稻田环境中的生理调整，以更高效地利用可用资源并维持健康状态。此外，水稻开花可能通过改变肠道微生物组成，间接影响肝脏代谢路径的激活或抑制，从而促进鱼类的生长和健康。

本研究的发现具有重要的实践意义。首先，水稻开花显著增强了黄颡鱼的肠道微生物多样性，这可能为开发基于鱼类自身的益生菌提供了新的方向。Clostridium_sensu_stricto_1作为关键微生物，其在调控肝脏代谢中的作用表明，它可能具有作为益生菌的潜力。通过进一步研究Clostridium_sensu_stricto_1的生物学功能及其在共生系统中的作用机制，可以为水产养殖中微生物调控技术的发展提供理论支持。

其次，水稻开花对黄颡鱼肝脏代谢的影响提示，共生系统中的环境变化可能通过改变微生物群落，进而影响宿主的代谢状态。这种机制可能适用于其他水产养殖鱼类，为研究共生系统中微生物与宿主代谢的相互作用提供了参考。此外，研究结果还表明，水稻开花可能通过改变稻田中的生态条件，如溶解氧水平和食物来源，影响鱼类的生理适应能力。这提示我们，在设计和优化共生养殖系统时，需要充分考虑水稻生长阶段对鱼类生理状态的影响。

最后，本研究的结果为进一步探索共生系统中微生物调控机制奠定了基础。通过分析特定微生物与代谢物之间的关系，可以揭示微生物如何影响宿主的代谢功能和免疫反应。这不仅有助于理解共生系统中生态过程的复杂性，也为未来研究如何通过微生物干预来改善鱼类健康和养殖效率提供了新的思路。未来的研究可以进一步探讨不同水稻生长阶段对鱼类生理状态的具体影响，并评估特定微生物在提高鱼类免疫力和代谢功能方面的应用潜力。