发表期刊：frontiers in microbiology
影响因子： 4.076
合作单位：中山大学
关键词：水体微生物 16S测序 功能预测 环境因子 水产养殖
研究背景
封闭的水产养殖是重要的渔业生产模式，但可能造成水体富营养化、微生物疾病爆发等一系列严重问题。越来越多的研究开始关注水产养殖系统中的微生物，并发现盐度和温度是不同环境中微生物群落结构的形成重要影响因子。
实验方法
采集4个地区2种不同盐度的22个虾养殖池水体样本，各3个重复。提取总DNA，16S rRNA V3-V4区测序。
研究思路
图1研究思路
研究结果
1
物种组成分析
首先分析水体样本的种群结构特征。以97%相似度聚类，66个样品中OTU数量在659到1835之间。α多样性分析显示，shannon指数范围3.48 - 7.94，Chao1指数范围702 - 2593。
共鉴定获得58个门（图2），变形菌门、拟杆菌门等是优势物种，酸杆菌门、无壁菌门等较少，但在所有样品中都存在。在属水平，相比于低盐度，高盐度区域聚球藻属相对丰度较高，而红杆菌属和黄杆菌属的相对丰度降低（图3）。
图2 各采样点门水平物种相对丰度
图3属水平盐度差异物种和差异显著性
2
环境因子与微生物关联分析
将22的样点检测的各类型环境因子与微生物种群结构进行关联分析，从而揭示影响微生物群落形成的环境因子。UPGMA聚类分析将微生物分为4组，1、2组为低盐度样点，3、4组为高盐度样点，暗示盐度的影响作用。
系统发育多样性（系统发育树分枝总数和物种数量）和表型（物种数量，不考虑物种丰度）的ABT（聚类推进树）预测模型显示（图4左），温度是重要的影响因子。CCA（典范对应分析）表明（图4右），盐度、总磷、总氮、温度、pH与微生物群落显著相关，其中盐度是最重要的影响因子。
图4 ABT模型（左）与CCA（右）分析
3
功能分析
除了物种结构层面，还可以进行功能水平的分析。使用PICRUSt进行物种功能预测，t检验分析暗示，DNA修复及重组蛋白、甘氨酸、萜类化合物等代谢在高盐度区微生物显著富集，而低盐度区细菌趋药性、分泌系统等代谢丰度较高。
PCA分析（图5）显示功能微生物可分为两组，与盐度高、低分组一致。在属水平，对物种的营养功能进行分类（图6），发现盐度影响的微生物具有不同的营养类型，暗示盐度影响了该水体系统中微生物能量利用的分布。
图5 基于微生物功能的PCA分析
图6 属水平物种与营养功能分类
小结
本文由16S rRNA基因测序获得了微生物群落结构和功能信息，与环境因子的关联分析揭示了塑造虾养殖系统水体微生物群落结构的关键因子——盐度。并提出盐度影响了系统中微生物的营养结构。
Tips:
对16S RNA测序感兴趣的老师和同学可留言咨询。基迪奥生物能够提供物种组成分析、微生物多样性分析、物种关系分析、进化分析、甚至微生物功能分析等多方面的微生物群落相关的测序分析服务，助您攀登新的科学高峰。
今天的内容就到这里啦~
参考文献
Hou D, Huang Z, Zeng S, et al. Environmental factors shapewater microbial community structure and function in shrimp cultural enclosureecosystems[J]. Frontiers in microbiology, 2017, 8: 2359.
