中国恒河猴不同地理种群肠道微生物多样性比较研究

摘要

肠道微生物在宿主的环境适应过程中发挥着重要作用，但目前基于不同地理环境条件对野生恒河猴肠道微生物群落组成结构差异性的认识较为有限。了解野生恒河猴不同地理种群肠道微生物组成结构的差异，对于研究动物的环境适应机制具有重要的意义;特别是对于开展动物高海拔适应性研究是必要的。本文以6个中国野生恒河猴地理种群，共计36只野生恒河猴个体为研究对象，通过MiSeq高通量平台测序对细菌16S rDNA的V4-V5区进行扩增测序，分析比对六个地理种群肠道微生物组成结构差异。通过对操作分类单元(OTU)的组成分析，发现6个中国恒河猴地理种群肠道微生物中核心重叠OTU的丰富度存在显著差异。其中，西藏种群肠道微生物多样性最高，种群特有OTU数量最多。通过对OTU进行分类鉴定发现，在门和科分类水平上六个地理种群肠道微生物组成差异显著。在门水平上，西藏种群中厚壁菌门(Firmicutes)丰度较高，拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度比其他地理种群低，即西藏种群中厚壁菌门与拟杆菌门的比值显著高于其他地理种群;在科水平上，西藏种群中克里斯滕森菌科(Christensenellaceae)，瘤胃菌科(Ruminococcaceae)的丰富度显著的高于其他地理种群。通过PICRUSt方法对相关菌群的功能预测分析发现，六个野生恒河猴地理种群肠道微生物生物学功能在代谢(Metabolism)、环境信息加工(Environmental Information Processing)，有机系统相关(Organismal Systems)和人类相关疾病(Human Disease)相关一级通路富集率上存在显著差异。其中，海南(HN)种群在代谢一级通路上富集率显著高于其他地理种群;西藏(XZ)种群在环境信息加工一级通路上富集率显著高于其他地理种群。结果表明，恒河猴在适应不同地理环境的过程中，体内肠道微生物结构的变化主要表现在核心共有菌群丰富度的改变和部分种群特有菌群的产生;特别是对于生活在高海拔地区的野生恒河猴地理种群，这种变化更为明显。或许也正是由于这种结构变化重塑了不同地理种群恒河猴肠道微生物区系。

目录

声明

摘要

符号说明

1文献综述

1．1恒河猴概述

1．2动物肠道微生物概述

1．2．1类型及分布

1．2．2影响肠道微生物群落特征的因素

1．3肠道微生物的功能

1．3．1营养代谢作用

1．3．2提升宿主免疫功能

1．4灵长类动物肠道微生物的研究现状

1．5本文研究的目的与意义

2材料与方法

2．1．1试验样品采集与保存

2．1．2主要试剂和仪器设备

2．1．3主要分析软件及比对数据库

2．2实验方法

2．2．1 DNA抽提和检测

2．2．2引物设计

2．2．3细菌16S rDNA序列扩增和MiSeq测序

2．2．4数据分析

3结果

3．1肠道微生物文库构建结果

3．1．1 DNA提取结果

3．1．2 PCR产物检测结果

3．1．3 Real-Time PCR定量检测结果

3．2测序结果

3．3野生恒河猴不同地理种群肠道微生物组成差异结果

3．3．1恒河猴肠道微生物组成α多样性统计结果

3．3．2恒河猴肠道微生物组成β多样性统计结果

3．4恒河猴不同地理种群肠道微生物菌群分类比较结果

3．4．1恒河猴不同地理种群肠道微生物组成单因素方差分析结果

3．4．2恒河猴不同地理种群肠道微生物组成结构的LEfSe分析结果

3．4．3两个极端环境中恒河猴肠道微生物组成差异性比较结果

3．5 KEGG功能预测对比结果

3．5．1基于KEGG功能预测单因素方差分析结果

3．5．2基于KEGG功能预测LEfSe分析结果

3．5．3两个极端环境中恒河猴肠道微生物KEGG功能预测比较结果

4讨论

4．1关于实验样本的选取和测序方法

4．1．1粪便样品的选择与保存

4．1．2关于测序方法的选择

4．2 OTU组成差异分析

4．3基于细菌门和科水平分析恒河猴不同地理种群肠道微生物组成

4．3．1厚壁菌门和拟杆菌门的比值与恒河猴高海拔适应性的关系

4．3．2恒河猴肠道微生物组成在科分类水平上的差异分析

4．3．2恒河猴肠道微生物组成在属分类水平上的差异分析

4．4基于KEGG对六个恒河猴种群肠道微生物的功能富集差异分析

5结论

参考文献

致谢

附录

作者简历