宿主皮肤微生物组变异与Batrachochytrium dendrobatidis在Hyla meridionalis和Pelophylax perezi中的感染特征

《Molecular Ecology》：Skin Microbiome Variation Among Hosts and Batrachochytrium dendrobatidis Infection in Hyla meridionalis and Pelophylax perezi

　　

由真菌Batrachochytrium dendrobatidis（Bd）引起的壶菌病是全球两栖动物种群衰退的核心驱动因素。两栖动物皮肤微生物组包含潜在的Bd抑制细菌，在抵御感染、调控宿主易感性与疾病结局中发挥关键作用。研究人员对西班牙东北部两种蛙类——Hyla meridionalis（Hm）与Pelophylax perezi（Pp）开展皮肤微生物组与Bd感染调查，采用全长16S rRNA基因测序技术进行分析。研究发现，两种蛙的皮肤微生物组成存在显著差异，Pp的细菌丰富度更高，且群落组成与水环境相似性高于Hm。无症状Bd感染未显著改变任一物种的微生物多样性或群落结构。差异丰度分析显示，与宿主物种相关的细菌类群差异显著，而与Bd感染相关的差异较弱。两种蛙的推定Bd抑制细菌组成存在差异，但未受Bd感染影响，提示微生物组的保护作用机制并非线性。Pp的病原载量更低，表明微生物丰富度可能与抗病性存在关联。研究结果表明，无症状宿主的皮肤微生物组不一定随Bd感染发生偏移，而是可能参与物种特异性的耐受与抗性机制。此外，研究人员在两栖动物皮肤检测到对公共卫生与动物健康具有潜在威胁的致病菌，凸显其作为生态系统与公共健康指示生物及潜在储库的生态价值。总体而言，两栖动物皮肤微生物组主要由宿主物种身份塑造，而非无症状Bd感染，这为理解宿主-病原体互作动态及制定益生菌生物增强策略提供了基线依据。

本研究发表于《Molecular Ecology》，针对全球两栖动物因壶菌病导致的种群衰退危机，聚焦皮肤微生物组在宿主防御中的核心作用，选择西班牙东北部城市生境中广泛分布的Hyla meridionalis（Hm，树栖）与Pelophylax perezi（Pp，水栖）为研究对象，首次在这两个物种中系统解析皮肤微生物组与Batrachochytrium dendrobatidis（Bd）感染的关联，填补了欧洲无尾目成体阶段皮肤微生物组与Bd互作的研究空白。研究旨在明确宿主物种、生境与无症状Bd感染对皮肤微生物组的影响，评估推定Bd抑制细菌的组成特征，并探索两栖动物作为潜在人畜共患病原体储库与生态系统健康指示生物的生态价值，为壶菌病防控与微生物组干预策略提供实证依据。

关键技术方法方面，研究人员于2024年5月在巴塞罗那Montju?c公园开展野外采样，采集Hm与Pp成体皮肤拭子及 pond水样本；采用qPCR技术同步检测Bd与Bsal感染状态并定量病原载量；利用Oxford Nanopore长读长测序平台对全长16S rRNA基因进行扩增子测序；通过Spaghetti流程完成序列质控、嵌合体过滤与分类注释；采用α多样性分析、冗余分析（RDA）、ANCOM-BC差异丰度分析及推定Bd抑制细菌比对等方法开展统计分析；同时基于ECDC、WHO与WOAH病原体清单筛选潜在致病细菌。

研究结果部分如下：

3.1 分类学组成

变形菌门（Proteobacteria）是所有样本中最优势的类群，相对丰度超过87%。属水平上，Hm以Erwinia、Bordetella、Achromobacter等为优势属，Pp以Pseudomonas为绝对优势属，水样本则以Limnohabitans为主导，体现宿主微生境对群落组成的塑造作用。

3.2 多样性分析

Pp的细菌丰富度（观测特征指数）显著高于Hm，但Shannon均匀度无种间差异。RDA分析显示，样本类型（Hm、Pp、水）是驱动群落组成变异的显著因子，Bd感染状态与载量无显著影响；Pp群落与水环境无显著差异，Hm则与水环境显著分离，反映水栖物种皮肤微生物组与环境池的高度同源性。

3.3 差异丰度分析

共鉴定出355个种间差异属，其中277个在Pp中富集，78个在Hm中富集，富集类群与宿主微生境（树栖/水栖）的生态功能高度匹配。Bd感染仅与85个属的差异相关，且无明显功能趋同性。

3.4 核心微生物组

940个属为所有样本共享，Hm独有88个属，Pp独有232个属；Bd阳性个体独有63个属，阴性个体独有46个属，进一步印证感染对核心群落无剧烈扰动。

3.5 推定Bd抑制细菌

所有样本中推定Bd抑制细菌的分类比例约为50%，但相对丰度变幅较大（0.70%~99.78%）。Hm中该类群的log-ratio值显著高于Pp，但感染状态未对两类群的组成产生显著影响。

3.6 潜在致病细菌

共检出26种潜在致病细菌，Hm皮肤微生物组中占比达8.68%，远高于Pp（1.54%）与水环境（0.24%），其中Bordetella pertussis等呼吸道病原体在Hm中丰度较高，提示两栖动物可能作为人兽共患病病原体的传播节点。

讨论部分总结如下：

研究证实宿主物种身份是皮肤微生物组结构的主控因子，微生境差异（树栖/水栖）通过环境微生物库暴露驱动群落分化，Pp更高的细菌丰富度可能通过资源竞争与功能冗余提升对Bd入侵的抗性，这与Pp更低的病原载量相呼应。无症状Bd感染未引发微生物组剧烈重构，与既往在地方性流行区的观察一致，可能反映宿主与病原体长期共存后的稳态适应。推定Bd抑制细菌的组成未随感染变化，提示16S rRNA序列相似性不足以预测功能活性，未来需结合转录组验证体内抑菌功能。两栖动物皮肤携带高丰度潜在人畜共患病原体，且城市生境增加了跨物种暴露风险，支持将其作为生态系统健康的哨兵物种。研究结论强调，两栖动物皮肤微生物组的基线变异是宿主-病原体互作的核心背景，益生菌生物增强策略需优先考量宿主物种特异性的微生物组特征，而非单一依赖抑菌功能类群的移植。