中山大學攜手美格基因文章發表！

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美格基因合作客戶中山大學侯東偉老師，基於16s rRNA基因高通量測序和功能預測分析，探討了有關蝦圍隔式養殖生態系統中環境因素和微生物群落結構、功能之間相關性，該項目成果已在《Frontiers in Microbiology》雜誌發表！

Environmental Factors Shape Water Microbial Community Structure and Function in Shrimp Cultural Enclosure Ecosystems

作者：Dongwei Hou, Zhijian Huang, Shenzheng Zeng, Jian Liu, Dongdong Wei, Xisha Deng, Shaoping Weng, Zhili He and Jianguo He

期刊：Frontiers in Microbiology

時間：2017.11

影響因子：4.076

研究背景

封閉式水產養殖是一種重要的漁業生產模式，一直是每年水產養殖總產量增長的最重要推動因素，2015年該模式已佔全球養殖水產品增幅的65%。但其會造成局部環境富營養化並引發一系列的問題，特別是由微生物引起的疾病的暴發和對周邊生態環境的影響。為解決這些問題，越來越多的研究關注於水產養殖環境中的微生物群落，然而，目前有關蝦圍隔式養殖生態系統中環境因素和微生物群落結構、功能之間相關性的研究還少有報道。

已有研究表明，鹽度和溫度是塑造不同環境中微生物群落結構的關鍵環境因素，而且鹽度是解釋全球微生物群落分布模式的最主要因素。作者好奇在蝦養殖池這種封閉的生態系統中鹽度是否依舊是影響微生物群落結構和功能最主要的環境因素，進而設計實驗進行研究。

實驗設計

66個水樣採集自廣東省和海南省4個太平洋白蝦養殖區的22個封閉養殖池（每個採樣點重複取樣3次），其大小、水深和放養密度相似。樣品A、B、C、D、E、F、G、T、U、V來自茂名和東部的高鹽度養殖區，樣品H、I、J、K、L、M、N、O、P、Q、R、S來自珠海和廣州的低鹽度養殖區。

用無菌瓶採集距水面0.5米的水樣 1 L，經0.22 μm 濾膜過濾，回收濾膜，-80℃保存。使用無菌瓶從相同的位置採集200 mL水樣用於化學性質分析。

DNA提取純化後送至廣東美格基因科技有限公司基於Illumian HiSeq2500平台進行16s rRNA基因高通量測序和相關生物信息學分析。

圖1採樣點位置

研究結果

1. 微生物群落結構和多樣性

66個樣品經16s rRNA基因高通量測序共獲得9988個原核OTUs，每個樣品OTUs數目在659-1835之間。注釋結果歸類到58個門，其中最豐富的10個門是Proteobacteria, Bacteroidetes, Cyanobacteria, Planctomycetes, Actinobacteria, Verrucomicrobia, Firmicutes, Chlorobi, Chloro?exi和Chlamydiae；屬水平相對丰度排名前10的為Synechococcus, Flavobacterium, Pseudomonas, Paenisporosarcina, Rheinheimera, Janthinobacterium, Luteolibacter, Shewanella, Mycoplana和Rhodobacter。

圖2所有樣品中門水平優勢微生物的相對丰度

2. 相似性分析及環境因素對微生物群落結構的影響

UPGMA分析顯示所有樣品聚類為4個組，GroupⅠ和Ⅱ對應低鹽度樣品，GroupⅢ和Ⅳ對應高鹽度樣品，表明在封閉的養殖生態系統中鹽度可能是使水體微生物群落分歧的一個重要因素。

圖3微生物群落結構的UPGMA分析

ABT模型分析結果表明，溫度是影響系統發育多樣性和種系型的主要因素，占相對影響的30%以上，相比之下空間隔離沒有顯著的影響。

圖4環境特性和空間距離（經緯度）對系統發育多樣性的相對影響（%）

CCA分析進一步檢驗了微生物群落結構和環境因素之間的關係，所有環境因素中鹽度 (r2=0.971, P=0.001), TP (r2=0.473, P=0.004), TN (r2=0.428, P=0.005), 溫度(r2=0.423, P=0.007) 和 pH (r2=0.380, P=0.016)與微生物群落結構顯著相關，而鹽度則是其中最重要的環境因素。

圖5微生物群落結構的CCA分析

3. 潛在功能的分析

利用PICRUSt軟體進行功能預測，並通過Welch』s t-test找出在高鹽度微生物群落中顯著富集的通路（置信區間95%，p < 0.05），尤其是與遺傳信息處理和新陳代謝相關的一些基因。此外，通過PCA分析所有樣品的功能相似性，結果表明，鹽度是影響蝦圍隔式養殖生態系統水體中微生物群落功能的最顯著環境因素。