海参*Holothuria leucospilota*在不同环境条件下的肠道微生物群落变异

《Regional Studies in Marine Science》:Variation in the gut microbiota of the sea cucumber Holothuria leucospilota under diverse environmental conditions

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月11日 来源:Regional Studies in Marine Science 2.7

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   •比较了不同采样点Holothuria leucospilota的肠道菌群。•尽管环境条件相似,海参的肠道菌群具有地点特异性。•Psychrobacter在外海占主导地位,但在封闭且有机物丰富的区域较少。•基于有机物和叶绿素a的饵料质量驱动了肠道菌群的结构。•宿主的摄食选择性

  
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    比较了不同采样点Holothuria leucospilota的肠道菌群。
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    尽管环境条件相似,海参的肠道菌群具有地点特异性。
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    Psychrobacter在外海占主导地位,但在封闭且有机物丰富的区域较少。
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    基于有机物和叶绿素a的饵料质量驱动了肠道菌群的结构。
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    宿主的摄食选择性筛选并塑造了适应性肠道菌群的功能。

引言

海参是重要的底栖沉积食性动物,主要通过摄取表层沉积物获取营养,这些沉积物中含有有机碎屑、微藻和多种微生物。最近的研究表明,海参的肠道菌群与其摄食策略和营养获取密切相关,共生微生物有助于沉积物资源的降解和利用(Gao et al., 2022, Pan et al., 2024)。特别是,Holothuria leucospilota进化出了专门的消化系统和微生物关联,有助于高效利用底栖有机物,凸显了宿主-微生物组相互作用在塑造生态适应中的重要性(Pan et al., 2024)。此外,海参的消化功能依赖于其肠道共生微生物群,这些微生物通过酶分泌促进沉积物中有机物的分解(Amaro et al., 2009, Su et al., 2025b)。在水产养殖实践中,微生物发酵技术已被用于通过预处理来提高饲料的可消化性,而益生菌补充剂也显示出促生长的效果(Hasegawa et al., 2014, Zhang et al., 2025)。
作为沉积食性动物,海参还通过沉积物再加工和微生物相互作用影响底栖生态系统过程。最近的现场和实验研究表明,海参能够调节与沉积物相关的微生物过程,并通过改变有机物动态和微生物群落结构来促进生态系统功能的发挥(Pan et al., 2024, Wolfe et al., 2018)。这一过程不仅缓解了底栖缺氧状况,还有助于维持底栖生态系统的稳定性(MacTavish et al., 2012)。此外,它们的摄食行为可以抑制沉积物中病原菌的增殖,从而间接保护珊瑚礁生态系统的健康(Clements et al., 2024, Pan et al., 2024)。在热带海参中,H. leucospilota因其广泛的分布和高效的沉积物处理能力而具有重要的生态意义。该物种通过摄取沉积物在促进有机物分解和营养循环中发挥着关键作用,对底栖生态系统稳定性和海洋生态修复做出了重大贡献(Wen et al., 2025, Wolfe et al., 2018)。除了生态重要性之外,H. leucospilota还因其食用和药用价值而具有重要的经济价值(Qiu et al., 2020, Zhang et al., 2024)。
大鹏湾是中国南方典型的海洋养殖区。自20世纪90年代以来,该海湾的鱼类和牡蛎养殖业迅速发展,为当地经济做出了巨大贡献。然而,快速的海岸开发和集约化养殖活动改变了沉积物有机物的动态,增加了大鹏湾的生态压力(Dan et al., 2021, Wang et al., 2008)。最近评估表明,人为营养物质输入继续影响该区域的沉积物生物地球化学过程,为研究不同环境条件下宿主-微生物组相互作用提供了合适的环境背景(Dan et al., 2021)。由于H. leucospilota主要通过摄取沉积物获取营养,沉积物特征及其相关微生物群落的变化可能有助于塑造其肠道中的微生物群落,进而影响宿主-微生物组相互作用(Su et al., 2025a, Yu et al., 2021)。
尽管先前的研究已经表征了海参的肠道菌群并揭示了环境因素对微生物群落组成的影响(Gao et al., 2022, Pagán-Jiménez et al., 2019, Wang et al., 2023),但在不同人为干扰水平下,沉积物相关的环境条件和宿主介导的选择如何共同塑造肠道微生物群落仍不清楚。因此,本研究通过系统分析微生物群落结构、多样性、关键指示类群和预测的代谢功能,研究了不同沉积环境如何影响H. leucospilota的肠道菌群。研究结果为热带海参资源的可持续利用、生态管理和养殖优化提供了科学依据。

章节摘要

样本采集

2023年1月,在大鹏湾距岸约10米处的三个采样点区域进行了随机采样。采集了H. leucospilota样本(湿重:160–200 g)及其周围表层沉积物。具体采样点信息如下:S1(22°33′58″ N, 114°32′15″ E)是与鱼类和牡蛎养殖场相邻的养殖区,实验点以北50米处设有大量深水网箱;S2(22°33′59″ N,

环境参数

采样点的水质参数和沉积物成分见表2。三个采样点之间的水质参数相对相似。水温在17.86至18.20°C之间,盐度在33.77至33.84之间。溶解氧浓度从7.54逐渐降至7.35 mg L?1。各采样点之间的沉积物成分存在显著差异:S1主要由贝壳和粉砂组成,S2含有岩石和贝壳,而

讨论

通过对H. leucospilota肠道和周围沉积物微生物群落的系统性比较分析,本研究认为,在所研究的环境背景下,宿主相关过程(如生理过滤)可能对肠道菌群结构的形成有所贡献。尽管三个采样点之间的沉积物特征存在明显差异,但沉积物细菌群落在多样性方面未显示显著差异,且整体高度相似

结论

本研究证明,H. leucospilota的肠道菌群在大鹏湾不同环境条件下存在变化,并且与周围沉积物微生物群落截然不同。有机物和叶绿素a被确定为与肠道微生物变化相关的重要环境因素,而宿主相关的过滤作用也可能有助于塑造群落组成。在微生物类群和预测代谢功能方面均观察到地点特异性差异,

CRediT作者贡献声明

舒青松:调查。苏德建:撰写——原稿撰写,软件,撰写——审阅与编辑。余宗和:撰写——审阅与编辑,监督,资源,方法学,资金获取。黄先德:监督,方法学,撰写——审阅与编辑。何北之:撰写——审阅与编辑,撰写——原稿撰写,方法学,调查,形式分析。

利益冲突声明

作者声明不存在已知可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家重点研发计划(2022YFD2401303)、广东省现代海洋牧场候选品种育种技术研究(2025-MRB-00-001)以及广东省基础与应用基础研究基金(2026A1515012368)的支持。
何北之|苏德建|舒青松|黄先德|余宗和
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