养殖大尾金鲷多区室微生物群落的时序动态：季节驱动强于饲料且宿主与水体存在生态耦合

《Animal Microbiome》：Diet and seasonal dynamics shape microbiome structure across host and environmental compartments in gilthead seabream (Sparus aurata): a longitudinal multicompartment study

　　

摘要

背景

宿主相关微生物群落的形成受生态、环境及宿主相关因素的影响。在养殖鱼类中，饲料作为影响微生物群落结构的主导因素已得到广泛研究，而时间动态变化方面的研究则相对匮乏。将饲料效应与时间轨迹相结合，对于理解生产条件下微生物群落动态至关重要，尤其是对于在受季节变化及气候变化相关效应影响的开放式环境系统中养殖的变温物种而言。为此，我们在不同饲料方案下，对大尾金鲷的生产周期进行了纵向、多区室分析，整合了宿主相关（皮肤和肠道）及环境（进水口和培养水体）的16S rRNA时间序列数据。

结果

时间推移成为结构调控微生物群落的主导因素，在肠道和皮肤群落中均比饲料能更多地解释组成差异。尽管在皮肤相关群落中检测到饲料效应，但这些响应是短暂且依赖于季节的。相比之下，肠道黏膜中的本土微生物种群对饲料扰动表现出强韧性，保留了一个持续存在的核心微生物组分（20个分类单元），且不随饲料和时间变化。尽管在分类学丰度上表现出稳定性，但大多数核心分类单元呈现出显著的时间波动，凸显了肠道微生物群落中分类学持续性与时间动态丰度的共存现象。环境微生物群落在连续两年的进水口海水中表现出可重复的季节节律，与海水温度高度相关。鱼类的引入重构了培养水体群落，富集了在养殖系统中常见的鱼类相关和营养需求较高的分类单元，包括弧菌属、韧发菌属、发光杆菌属和交替单胞菌属。值得注意的是，皮肤和培养水体微生物群落显示出平行的时间轨迹，部分属在区室间表现出高度一致的季节动态变化，表明在宿主-水体界面存在生态耦合。

结论

生产条件下大尾金鲷的微生物群落结构主要由季节性环境因素驱动，而非饲料。季节性筛选限制了微生物群落对饲料的响应能力，同时调控宿主相关群落和周围水体群落。这些发现强调了纵向研究设计对于正确解释真实生产条件下饲料干预的重要性。与此同时，宿主与环境间的耦合微生物动态变化凸显了培养水体微生物群落分析作为养殖系统中追踪宿主相关微生物变化的非侵入性替代指标的潜力。