科研思路｜FSI：肠道菌群组成谱结合定量PCR鉴定仿刺参疾病指示微生物

论文信息

论文题目：Analysis of gut microbiota revealed lactococcus garviaeae could be an indicative of skin ulceration syndrome in farmed sea cucumber Apostichopus japonicus

期刊：FIsh and Shellfish Immunology

IF：3.185

发表时间：2018

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本文针对水产动物中的仿刺参进行研究，通过比较疾病和健康仿刺参肠道菌群的差异，进而识别与疾病相关的关键指示微生物，进而通过辅助qPCR技术，对肠道菌群多样性分析的结果进行了验证。

本文研究方法相对简单、研究流程较为清晰，适用于针对研究较少的非模式物种或者对细菌群落多样性分析经验较少的研究者参考学习。

研究目的

越来越多的证据表明，在许多动物中，肠道菌群与宿主的健康密切相关。

仿刺参是我国重要的一种海洋水产物种，其养殖面积和产量呈逐年上升趋势，仿刺参的养殖为养殖户带来了巨大的经济效益，但养殖过程中经常发生的“腐皮综合症”严重制约了仿刺参养殖业的发展，同时也为养殖个体带来了巨大的风险。

长期以来，针对仿刺参“腐皮综合症”的研究几乎都是基于对致病菌的纯化和培养，进而分析其致病机理，但是由于环境中的微生物大多不能在实验室进行纯培养，因此基于细菌纯培养技术的研究很难全面的了解仿刺参“腐皮综合症”的全面，本研究采用非培养技术分析仿刺参“腐皮综合症”与其肠道菌群的关系。

技术路线

研究结论

1、无论在健康还是化皮仿刺参中，其肠道菌群的主要组成均为Proteobacteria，占90%以上。

2、在化皮仿刺参的肠道菌群中，其多样性和丰富度均显著低于健康仿刺参。

3、PCoA表明，健康仿刺参和发病仿刺参的肠道菌群具有明显区别。

4、在化皮仿刺参的肠道菌群中，Firmicutes丰度上升，Verrucomicrobia丰度下降。

5、在化皮仿刺参的肠道菌群中，细菌介导的疾病感染和信号传导路径相关功能显著富集。

6、鉴定到一个与仿刺参化皮相关的关键微生物Lactococcus garvieae，其在化皮仿刺参中丰度显著提高。

7、SIMPER表明，Lactococcus garvieae对整体微生物群落变化的贡献度为0.23%。

8、Lactococcus garvieae中的三个毒力因子，hlyIII、fbp和pva的丰度在化皮仿刺参中也显著提高。

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研究亮点

在细菌群落多样性研究中，首先利用基于Beta多样性的分析方法，比如PCA或PCoA与ANOSIM、Adonis等统计学检验相结合，以评估不同组样本中细菌群落组成整体是否存在差异。

进一步通过LEfSe、Metastat等统计学差异性检验方法识别在不同组样本中丰度存在差异的物种。

本文通过IndVal结合SIMPER方法，进一步在差异物种中，鉴定与疾病相关的指示微生物，同时计算指示微生物对群落差异的贡献程度。

IndVal是Indicator value的缩写，即为指示值，其通过特定的计算方法，计算各个物种在不同分组中的保真度 (fidelity) 和特异性 (specificity)，得出该物种的指示值，以其数值大小判断该物种对于分组的指示作用。

SIMPER是Similarities percentage的缩写，其用于分析不同组样品间的相似性和差异性大小，通过计算每个物种对于组间细菌群落差异的贡献比例，从而识别出导致不同样品间差异的主要微生物。

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