三种口足类物种在营养生态位分化过程中形态学特征与肠道微生物组的比较分析

《BMC Microbiology》：Comparative analysis of morphology and gut microbiome underlying trophic niche differentiation in three stomatopod species

　　

摘要

鉴于口足类动物的捕食策略和营养生态位与其捕食附肢的进化密切相关，本研究对三种具有不同栖息地和形态特征的物种（Odontodactylus japonicus、Lysiosquilla sulcirostris 和 Oratosquilla oratoria）进行了比较分析。研究内容涵盖了这些物种的捕食附肢形态、消化道形态以及肠道微生物群。结果表明，这三种口足类动物在捕食附肢和消化道形态上存在显著差异：O. japonicus 的捕食附肢在长度、宽度和高度上均显著最大；L. sulcirostris 的前足节长度、指节长度、肝胰腺长度和中肠长度最为突出；而 O. oratoria 的后肠长度、心脏胃长度和幽门胃长度最为显著。在消化道形态方面，O. japonicus 的绒毛最宽且最高，而 O. oratoria 的这些特征值最低。通过分析所有 16S rRNA 序列，共鉴定出 8,273 个操作分类单元（OTUs），其中 O. oratoria 有 344 个 OTUs，L. sulcirostris 有 113 个 OTUs，O. japonicus 有 82 个 OTUs，仅有 17 个 OTUs 是三种物种共有的。O. japonicus 的肠道微生物群以假单胞菌门（Pseudomonadota）为主（占 88.90%），其中以 Cupriavidus 属为主（占 68.40%）；相比之下，L. sulcirostris 和 O. oratoria 的肠道微生物群以杆菌门（Bacillota）为主，且 L. sulcirostris 中以 Mycoplasma 为主属。此外，O. oratoria 的肠道微生物多样性最高，而 L. sulcirostris 的多样性最低。功能分析显示，与氨基酸、脂质和碳水化合物代谢相关的肠道微生物相对丰度在 O. japonicus 中显著高于 O. oratoria 和 L. sulcirostris。综上所述，我们的研究结果进一步证明了这三种口足类动物在摄食习性及相关调控机制上的差异。O. oratoria 高度的肠道微生物多样性可能有助于其适应动态多变的环境；尽管 O. japonicus 的微生物丰度介于 O. oratoria 和 L. sulcirostris 之间，但其微生物群在消化功能上更为高效，尤其是在关键营养物质的代谢方面。本研究从形态学和生理学的综合角度系统阐释了口足类动物营养生态位分化的调控机制，为未来基于营养生态学研究口足类高级分类群的进化提供了重要基础。