刺参肠道菌群结构及其对环境变化的响应与疾病发生的相关性

水生生物肠道内微生物受周围水环境中微生物的影响较大，并且容易随温度、盐度等外界环境的变化而发生改变，这种改变往往与疾病发生密切相关。解析水生生物肠道菌群群落结构和变化规律，对于预防疾病，促进机体健康具有重大意义。本项目拟以我国重要的海水养殖新兴品种- - 刺参为研究对象，引入PCR-DGGE指纹图谱分析技术，结合传统的细菌分离、纯化、培养和辅助鉴定方法，解析自然和养殖条件下正常刺参肠道菌群的结构特征（包括菌群种类和丰度），为揭示其肠道菌群的生理功能和定植规律奠定理论基础；研究刺参肠道菌群对环境变化（主要包括温度、盐度、溶解氧和致病菌丰度变化）的响应过程，从感染微生态学的新角度分析其肠道菌群变化与疾病发生的相关性，认知刺参正常肠道菌群的生物屏障功能，进而为刺参疾病的防控开辟新途径。另外，通过本研究采用的不依赖于细菌纯培养的PCR-DGGE分子生态学技术，可望从刺参肠道内发现一些新的未鉴定的细菌。

利用PCR-DGGE指纹图谱分析技术和454焦磷酸测序技术，结合细菌分离、纯化、培养方法，分析了刺参肠道菌群特征，评估了理化因子改变和外源性病原丰度变化对海参肠道菌群及生理的影响，从感染微生态学的新角度分析其肠道菌群变化与疾病发生的相关性，研究结果可为认知刺参正常肠道菌群的生物屏障功能，研制刺参肠道益生菌产品提供技术支撑。刺参肠道各样品中细菌多样性显著的低于肠道内容物各样品中细菌多样性：肠道样品中主要以乳球菌属(Lactococcus)，螺旋体属(Spirochaeta)，迪茨氏菌属(Dietzia)和涅斯捷连科氏菌属(Nesterenkonia)细菌为主，肠道内容物样品中主要以黄杆菌属细菌(Flavobacterium)占优势；肠杆菌属(Enterobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)是肠道样品和肠道内容物中的主要共有细菌。刺参池塘沉积物中细菌菌群的季节变化差异显著，春季池塘底泥以交替单胞菌科的Salinimonas属、Pelagibaca属、Roseobacter属、芽孢杆菌为主，夏季以芽孢杆菌为主，冬季以Psychroserpens mesophilus、Desulfosalina propionicus和Sphingobacteriales bacterium细菌为主。肠道中主要以聚球藻属(Synechococcus)、脱硫杆菌属(Desulfobacterium)、Desulfosarcina属、极地杆菌属(Polaribacter) 、Algibacter属细菌为主，附着基和底泥样品中主要以Roseobacter属、Robiginitalea属、Maritimibacter Silicibacter属、假单胞菌属（Proteobacterium）、噬胞菌属（Cytophaga）为主。454高通量测序结果表明：在春、秋、冬三季，刺参肠道菌群的优势菌株与池塘底泥的优势菌株一致，分别为Aestuariicola saemankumensis、Solibacillus silvestris和Bacillus anthracis。夏季刺参肠道中的优势菌株为A. saemankumensis。多因子正交实验表明，温度对刺参肠道菌群DGGE指纹图谱条带多样性影响最显著，病原菌浓度变化对刺参肠道菌群影响不显著，证实了环境因子在导致海参疾病发生中的重要作用。