为探究渠化河流中食性对鱼类肠道微生物群落的影响，本研究对嘉陵江中游不同食性鱼类的肠道微生物群落进行了表征。主要发现如下：（1）16S rRNA基因扩增子测序鉴定出厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）为优势菌门，其相对丰度在不同食性鱼类间存在显著差异。Firmicutes在肉食性鱼类中相对丰度最高（93.41%），其次为杂食性（53.39%）和植食性鱼类（29.3%）；相反，Proteobacteria在植食性鱼类中丰度最高（32.72%），在杂食性（22.43%）和肉食性鱼类（4.81%）中较低。（2）Kruskal–Wallis检验表明，不同食性鱼类肠道微生物群落的α多样性存在显著差异（p?
一、研究背景与科学问题
鱼类肠道微生物在宿主营养代谢和环境适应中发挥关键作用，是水生生态学的重要研究方向。食性是影响鱼类肠道微生物群落结构的重要因素，不同食性鱼类因摄食行为、食物组成及肠道理化环境的差异，其肠道微生物群落通常表现出显著的种间差异；同时，栖息地特征也对鱼类肠道微生物群落的组装产生重要影响，不同地理区域或栖息地类型的同种鱼类往往呈现明显不同的肠道微生物群落结构。
嘉陵江是长江流域面积最大的支流，全长1345 km，流域面积约16万 km2。其中游段从昭化至合川全长633 km，已通过13座梯级水电站的建设实现全面渠化。梯级筑坝显著改变了河流环境，导致流速降低、生境均质化以及饵料生物群落从流水型向静水型转变。这种强烈的人为干扰可能通过改变食物网结构和营养级联效应影响鱼类肠道微生物的组成与功能。与自然河流和湖泊生态系统相比，渠化河流中鱼类肠道微生物的“食性—群落结构—功能”关系可能发生显著改变。
基于此，本研究选取嘉陵江中游渠化河段不同食性的优势鱼类为研究对象，通过16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt2功能预测，旨在回答以下问题：（1）渠化河流中不同食性鱼类的肠道微生物群落结构是否存在差异；（2）不同食性鱼类肠道微生物多样性的特征如何；（3）不同食性鱼类的PICRUSt2预测代谢功能是否存在差异，这些差异是否与以往研究报道的食性相关模式一致。该研究旨在从微生物生态学角度为梯级渠化河流中鱼类的生态适应提供新见解，为鱼类资源保护和生境恢复提供理论框架。
二、研究设计与技术方法
研究人员于2024年6月至7月在嘉陵江中游采集了38尾鱼类标本，包括肉食性鱼类2种12尾（大鳍鳠Hemibagrus macropterus、鳜Siniperca chuatsi）、杂食性鱼类4种19尾（粗唇鮠Leiocassis crassilabris、鲫Carassius auratus、花?Hemibarbus maculatus、鲤Cyprinus carpio）和植食性鱼类2种7尾（黄尾鲴Xenocypris davidi、草鱼Ctenopharyngodon idellus）。研究采用16S rRNA基因V3–V4区扩增子高通量测序技术，使用Illumina NextSeq 2000平台进行双端测序（2×250 bp），经质控、拼接和OTU聚类后，基于RDP分类器进行物种注释。功能预测采用PICRUSt2软件，基于OTU丰度表推断KEGG直系同源基因并计算代谢通路丰度。统计分析方法包括Kruskal–Wallis检验、Dunn事后检验、PERMANOVA、PERMDISP、LEfSe（LDA阈值3.6）和DESeq2差异分析。
三、研究结果
3.1 样品采集与测序概况
共获得1,074,412条高质量序列，各样本均稀释至最小测序深度28,274条序列。在97%相似度阈值下共鉴定出5,784个OTU。稀释曲线在约15,000条序列后达到平台期，表明测序深度充分。Venn图分析显示，8种鱼类仅共享98个OTU，占总OTU的1.69%，表明肠道微生物具有显著的物种特异性特征。
3.2 不同鱼类肠道微生物组成特征
门水平分析表明，8种鱼类的肠道微生物以Firmicutes和Proteobacteria为优势菌门，但不同物种间相对丰度差异显著。鳜和大鳍鳠的Firmicutes相对丰度分别高达93.46%和93.34%；黄尾鲴、鲫和花?则以Proteobacteria为优势菌门（45.04%、35.39%和33.62%）。属水平上，肉食性鱼类中Clostridium_sensu_stricto_1相对丰度较高（大鳍鳠69.40%、鳜62.12%）；草鱼以Cetobacterium（32.68%）和unclassified_f_Peptostreptococcaceae（22.01%）为主；黄尾鲴的菌属分布相对均匀，无单一优势属。
3.3 不同食性鱼类肠道微生物群落结构
按食性分组分析表明，肉食性鱼类肠道微生物以Firmicutes为主，相对丰度超过93%；Proteobacteria在杂食性（22.43%）和植食性（32.72%）鱼类中相对丰度较高。属水平上，Clostridium_sensu_stricto_1在肉食性鱼类中丰度最高，在其它食性组中均低于10%；Cetobacterium在植食性鱼类中相对丰度（9.76%）显著高于杂食性（4.06%）和肉食性（1.05%）鱼类；杂食性鱼类表现出更高的分类多样性，Romboutsia和unclassified_f_Peptostreptococcaceae在所有杂食性样本中均保持较高丰度。
3.4 肠道微生物多样性分析
Kruskal–Wallis检验显示，不同食性鱼类的Shannon-Wiener指数（H=15.85，p=0.00036）和Chao1指数（H=21.23，p=0.00002）均存在显著差异。植食性鱼类两种指数均最高，杂食性鱼类次之，肉食性鱼类最低。Dunn事后检验表明，肉食性与植食性、杂食性与肉食性鱼类之间差异显著（p<0.01），而植食性与杂食性之间无显著差异。单因素PERMANOVA分析显示，物种身份（Pseudo-F=3.17，R2=0.42482，p<0.05）和食性（Pseudo-F=3.85，R2=0.18033，p<0.05）均显著影响肠道微生物群落结构。PCoA分析显示不同食性鱼类的肠道微生物群落结构显著分离，PC1和PC2分别解释23.63%和9.78%的群落变异。
3.5 不同食性鱼类肠道差异微生物类群
LEfSe分析（LDA>3.6，p<0.05）表明，植食性鱼类拥有最多的差异类群（约65%），主要分布于Proteobacteria（LDA=5.17）和Actinobacteriota（LDA=4.72），包括根瘤菌目（Rhizobiales）和红杆菌目（Rhodobacterales）；杂食性鱼类的差异类群与蓝细菌门（Cyanobacteria，LDA=3.87）和浮霉菌门（Planctomycetota，LDA=3.79）显著相关；肉食性鱼类的差异类群虽较少但特异性最高，主要由Firmicutes内的梭菌纲（Clostridia，LDA=5.52）及其对应的梭菌目（Clostridiales）构成。DESeq2交叉验证分析共鉴定出62个显著差异OTU，其中54个富集于肉食性鱼类（主要隶属Firmicutes），8个富集于植食性鱼类（主要隶属Proteobacteria），与LEfSe结果一致。
3.6 肠道微生物功能预测分析
基于KEGG Level 3通路丰度的PCoA分析显示，不同食性鱼类肠道微生物的预测功能存在显著差异（PERMANOVA，Pseudo-F=5.75，R2=0.24741，p<0.05），其解释力高于基于分类组成的分析。差异分析筛选出5条代表性代谢通路：肉食性鱼类的半胱氨酸和蛋氨酸代谢通路相对丰度最高（1.026%±0.051%），反映其适应高蛋白饮食的代谢需求；杂食性鱼类的多种环境微生物代谢通路显著富集（4.792%±0.221%），与其饮食多样性相符；植食性鱼类的原核生物碳固定通路丰度最高（0.927%±0.091%），表明其对植物性食物的适应。值得注意的是，肉食性鱼类的淀粉和蔗糖代谢（1.832%±0.467%）和磷酸转移酶系统（PTS）通路（1.193%±0.408%）相对丰度也最高，与传统认为肉食性鱼类碳水化合物利用能力有限的观点形成对比。
四、讨论与结论
讨论部分指出，食性是影响鱼类肠道微生物群落结构的重要因素。肉食性鱼类肠道以Firmicutes和Clostridium_sensu_stricto_1为主，与高蛋白高脂饮食相关；植食性鱼类富集Proteobacteria和Cetobacterium，后者可能通过合成维生素B12弥补植物性饮食的营养缺陷；杂食性鱼类属水平组成更多样，代谢功能更具灵活性。多样性方面，植食性鱼类α多样性最高，肉食性鱼类最低，这与不同食性鱼类占据的营养生态位密切相关。功能预测方面，肉食性鱼类富集碳水化合物代谢通路的现象可能与梯级渠化导致的饵料生物群落改变有关——静水环境可能支持更丰富的底栖无脊椎动物（如摇蚊幼虫），这些饵料富含糖原，从而驱动了肉食性鱼类肠道微生物碳水化合物代谢能力的保留。
研究结论表明，食性和宿主物种身份均显著影响嘉陵江渠化河段鱼类的肠道微生物群落结构，其中物种身份解释了更大比例的变异。肉食性鱼类以氨基酸代谢通路富集为特征，植食性鱼类以碳固定通路为特征，杂食性鱼类以多种环境代谢通路为特征，这些食性相关模式在渠化系统中得以保留。值得注意的是，渠化河流中肉食性鱼类肠道微生物碳水化合物代谢通路（淀粉和蔗糖代谢、磷酸转移酶系统）的富集，提示可能与渠化后饵料群落改变有关，但需以非渠化对照进一步验证。这些发现为利用鱼类肠道微生物作为食性和栖息地条件的生物指示物提供了理论依据，也为渠化河流鱼类资源和水生生态环境的保护提供了理论基础。从管理角度，建议在水库运行中维持水文异质性和饵料群落多样性，以支持鱼类肠道微生物的生态功能。未来研究需整合宏转录组学和代谢组学验证功能通路的实际表达活性，并通过季节性采样厘清食性、宿主系统发育和环境变化对肠道微生物的交互影响。
