向佳麗，李 淵，宋普慶，劉世剛，王 芮，李 海，妙 星，張 然，林龍山*

(1.上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海 200120；2.自然資源部第三海洋研究所，福建 廈門 361005)

水環(huán)境中有近海、大洋、深海、極地、紅樹林、珊瑚礁等多樣的生態(tài)類群，這些生態(tài)系統(tǒng)又可以通過相互作用產(chǎn)生連通性，從而具有更高的動(dòng)態(tài)性和空間異質(zhì)性[1]。魚類為適應(yīng)這種多變的生態(tài)環(huán)境和食物來源，其腸道微生物菌群呈現(xiàn)出更為豐富的多樣性[2]。研究發(fā)現(xiàn)腸道微生物的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)在魚類生長發(fā)育過程中起著非常重要的作用，穩(wěn)態(tài)中的腸道微生物菌群可以更好地幫助魚類消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)控魚體的免疫系統(tǒng)，維持機(jī)體的健康[3]。近年來，隨著對腸道微生物探索的深入，研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群與疾病的發(fā)生、發(fā)展有著密切的關(guān)系，環(huán)境因素作為聯(lián)系兩者之間的橋梁，在腸道微生物的多樣性及結(jié)構(gòu)功能方面起到關(guān)鍵作用[4]。因此，研究魚類腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)和功能的多樣性及其與周圍環(huán)境之間的關(guān)系可以為疾病的有效防治提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

本文系統(tǒng)總結(jié)了國內(nèi)外魚類腸道微生物的研究方法、多樣性以及功能，著重闡述了魚類腸道微生物與水環(huán)境之間的關(guān)系，以期為今后魚類腸道微生物的研究發(fā)展提供參考。

1 魚類腸道微生物的研究方法

早期對魚類腸道微生物的研究主要以純培養(yǎng)方法等微生物培養(yǎng)技術(shù)為主，通過模擬腸道內(nèi)的厭氧環(huán)境，以腸道內(nèi)的腸黏膜或者腸道內(nèi)容物為研究對象，對腸道中的微生物群落進(jìn)行定性或者定量分析[5]。由于魚類腸道中存在多種微生物菌群和較為豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，并且要嚴(yán)格控制厭氧培養(yǎng)條件，因此，采用傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)方法來檢測腸道微生物菌群具有一定的局限性，其應(yīng)用多是對單一或多個(gè)魚類腸道微生物菌群進(jìn)行分類鑒定及群落結(jié)構(gòu)組成的研究[6]。如王成強(qiáng)等[7]從健康珍珠龍膽石斑魚[♀褐點(diǎn)石斑魚(Epinephelusfuscoguttatus)×♂鞍帶石斑魚(Epinepheluslanceolatus)]腸道中分離純化獲得4株疑似枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)的菌株(B1、B2、B3和B4)，并進(jìn)行了菌落形態(tài)、菌株理化性質(zhì)等方面的研究，結(jié)果表明在理化性質(zhì)方面，4株菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均符合枯草芽孢桿菌的生化特性，并結(jié)合菌落形態(tài)，初步證明4株分離菌可能均為枯草芽孢桿菌。

近幾年來，隨著分子遺傳學(xué)的迅速發(fā)展，其在微生物分子生態(tài)學(xué)研究中得到了成功應(yīng)用，主要用于微生物群落多樣性和結(jié)構(gòu)組成分析，并對微生物群落功能進(jìn)行預(yù)測。微生物分子生態(tài)學(xué)常用的技術(shù)手段主要有指紋圖譜技術(shù)和16S rRNA基因克隆文庫技術(shù)。16S rRNA基因克隆文庫技術(shù)可以較為直接地觀測到微生物菌群的動(dòng)態(tài)變化，由于該方法獲得的條帶多態(tài)性高，結(jié)果較為穩(wěn)定，因此常被應(yīng)用于菌株的鑒定、微生物群落多樣性分析以及功能預(yù)測。如Eckburg P B等[8]利用16S rRNA基因克隆文庫技術(shù)全面分析了腸黏膜和腸道內(nèi)容物中微生物類群結(jié)構(gòu)和功能。但此方法用通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí)，有些腸道微生物難以被擴(kuò)增，并且腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)繁多，種類復(fù)雜，增加了工作量以及測序分析結(jié)果的難度。因此需要對電泳條帶構(gòu)建特異性克隆文庫，才能獲得電泳圖譜中的微生物群落信息，實(shí)驗(yàn)操作過程較為復(fù)雜、繁瑣[9]。

當(dāng)前，隨著測序技術(shù)和生物信息學(xué)分析的快速發(fā)展，基于測序的高通量測序技術(shù)逐漸成為研究魚類腸道微生物菌群的熱點(diǎn)方法。高通量測序技術(shù)能夠獲取樣品中所有核酸物質(zhì)的序列信息，通過測序深度和系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系來分析判斷腸道微生物群落組成的結(jié)構(gòu)以及多樣性，還能檢測出腸道中的優(yōu)勢菌株、稀有菌株和一些未知新種[10]，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于魚類腸道微生物菌群多樣性及腸道微生物菌群與水環(huán)境因子構(gòu)成的微生態(tài)系統(tǒng)對魚體的影響等研究中。目前高通量測序技術(shù)能精確到種的分類階元的結(jié)果較少，通常在門和屬的水平上進(jìn)行微生物組成及豐度分析，在門的水平上展示樣本菌群組成是否合理、在屬的水平上進(jìn)行精細(xì)劃分，展示出樣本菌群的組成及豐度變化。如油九菊等[11]運(yùn)用高通量測序技術(shù)分析了東海帶魚腸道微生物菌群多樣性，結(jié)果顯示在門的水平上，相對豐度最高的是變形菌門(Proteobacteria)和厚壁菌門(Firmicutes)；在屬的水平上，以弧菌科(Vibrionaceae)的發(fā)光桿菌屬(Photobacterium)、梭菌科(Clostridiaceae)的分節(jié)絲狀菌(Candidatusarthromitus)為主。

2 魚類腸道微生物多樣性

魚類的消化道主要是由口咽腔、食道、胃、腸及肛門等五部分組成，腸道是魚體內(nèi)的一種管狀消化器官，被認(rèn)為是動(dòng)物體內(nèi)最大的消化、吸收、免疫以及內(nèi)分泌器官[12]。腸道微生物含有幾百萬個(gè)基因，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多，擁有生物體的“第二基因組”之稱[13]。研究發(fā)現(xiàn)腸道微生物并不是與生俱來，而是水環(huán)境和餌料中的微生物隨著鰓和口腔進(jìn)入魚體內(nèi)，與魚體發(fā)生適應(yīng)性生理生化作用，最終定植在魚類腸道中。Hansen G H等[14]研究發(fā)現(xiàn)大西洋鱈(Gadusmorhua)和大西洋庸鰈(Hippoglossushippoglossus)的卵中不存在微生物的定植，這可能與魚類生長發(fā)育早期消化腺還未形成有關(guān)。Roeselers G等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在不同生長環(huán)境條件下，斑馬魚(Daniorerio)腸道微生物中都存在相似的核心微生物菌群。因此，魚類腸道中早期定植的微生物菌群與成年后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的微生物菌群的組成具有相關(guān)性[16]。

魚類腸道微生物菌群主要由好氧菌、厭氧菌、兼性厭氧菌和專性厭氧菌組成，每克腸道內(nèi)容物約含有107～1011個(gè)微生物，其中細(xì)菌是主要類群[17]。在魚類腸道微生物中，淡水魚類腸道細(xì)菌數(shù)量為105～108CFU/g；海水魚類腸道細(xì)菌數(shù)量為106～108CFU/g[18]，革蘭氏陰性細(xì)菌的數(shù)量高于革蘭氏陽性細(xì)菌的數(shù)量[17]。研究發(fā)現(xiàn)魚類腸道中占優(yōu)勢地位的菌群為擬桿菌門(Bacteroidetes)、變形菌門、放線菌門(Actinobacteria)、梭桿菌門(Fusobacteria)、厚壁菌門和疣微菌門(Verrucomicrobia)等[19]，其中厚壁菌門、變形菌門、擬桿菌門在不同魚類腸道中均有發(fā)現(xiàn)，為其核心微生物菌群，能夠有效調(diào)控魚類腸道微生物的多樣性及群落結(jié)構(gòu)[20]。魚類處在一個(gè)復(fù)雜多變的生態(tài)環(huán)境中，棲息地、溫度、餌料以及腸道結(jié)構(gòu)等發(fā)生變化都會使得魚類腸道菌群多樣性發(fā)生改變[21]。在淡水魚類腸道中占優(yōu)勢地位的菌群是氣單胞菌屬(Aeromonas)、假單胞菌屬(Pseudomonas)和擬桿菌屬(Bacteroides)，其次是腸桿菌屬(Enterobacteriaceae)、不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)、梭菌屬(Clostridium)等[22]。祭仲石[23]在分析不同放養(yǎng)模式下鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)腸道微生物群落多樣性及結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鰱鳙混養(yǎng)模式下鰱腸道微生物多樣性高于鰱單養(yǎng)模式，其腸道微生物主要包括擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門、疣微菌門、藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)，其中優(yōu)勢菌群是變形菌門。黃麗麗等[24]對新疆額爾齊斯河流域中野生鯉(Cyprinuscarpio)腸道細(xì)菌的多樣性及其群落結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行研究，結(jié)果顯示在門水平上，鯉腸道微生物中主要以厚壁菌門、變形菌門、擬桿菌門和放線菌門為主，前腸和中腸中優(yōu)勢菌群是變形菌門，而后腸中變形菌門豐度減少，厚壁菌門豐度增加；在屬水平上，前腸和中腸以硫桿菌屬(Acidithiobacillus)為主，后腸以肉食桿菌屬(Carnobacterium)為主。因生活環(huán)境的不同，海洋魚類腸道微生物多樣性與淡水魚類存在明顯差異，主要由變形菌門、放線菌門、梭桿菌門、厚壁菌門等組成[25]。席曉晴[26]對馬鞍列島海域的魚類腸道微生物多樣性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)魚免(Miichthysmiiuy)、日本黃姑魚(Nibeajaponica)、皮氏叫姑魚(Johniusgrypotus)、褐菖鲉(Sebastiscusmarmoratus)、海鰻(Muraenesoxcinereus)和星康吉鰻(Congermyriaster)的腸道微生物組成主要是厚壁菌門、變形菌門、擬桿菌門、放線菌門、酸桿菌門(Acidobacteria)和綠彎菌門(Chloroflexi)等6個(gè)菌門。馬英等[27]對大黃魚(Larimichthyscrocea)二月齡魚苗腸道細(xì)菌進(jìn)行了計(jì)數(shù)分離培養(yǎng)，結(jié)果顯示大黃魚二月齡魚苗每克腸道樣品中的微生物約為1.315×108個(gè)，大黃魚腸道微生物菌群多樣性相對較低，優(yōu)勢菌群為弧菌屬(Vibrio)中的塔式弧菌(Vibriotubiashii)以及不動(dòng)桿菌屬中的抗輻射不動(dòng)桿菌(Acinetobacterradioresistens)。此外，在一些魚類腸道微生物中也發(fā)現(xiàn)了較高含量的酵母菌，在海洋魚類腸道酵母菌菌群中，主要包括熱帶假絲酵母菌(Candidatropicalisare)、皮狀絲孢酵母(Trichosporoncutaneum)、梅奇酵母菌(Metschnikowiazobelii)[28]。魚類腸道微生物的種類豐富，對同一科不同種魚類的研究可以發(fā)現(xiàn)，雖然腸道微生物的優(yōu)勢菌群門類相似，但各種微生物的相對豐度存在較大差異，反之不同環(huán)境下的同一物種胃腸道內(nèi)的菌群亦略有不同[29]。

3 魚類腸道微生物的功能

3.1 營養(yǎng)功能

魚類腸道微生物與宿主之間存在互利共生的關(guān)系，魚類腸道微生物通過吸收宿主自身營養(yǎng)物質(zhì)或者分解宿主腸道內(nèi)的食物團(tuán)來合成自身賴以生存的營養(yǎng)物質(zhì)[30]，同時(shí)健康魚類的腸道微生物可以分泌淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、磷酸酶、脂肪酶等多種消化酶[31]，這些消化酶作為魚類腸道內(nèi)消化酶的一個(gè)重要來源，可以幫助其更好地消化吸收蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類等大分子營養(yǎng)物質(zhì)。馮雪[32]以草魚(Ctenopharyngodonidellus)和銀鯽(Carassiusauratusgibelio)為實(shí)驗(yàn)對象，分別檢測了從草魚和銀鯽腸道中分離的180株細(xì)菌的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶的產(chǎn)酶能力，結(jié)果顯示兩種魚腸道內(nèi)可分泌胞外消化酶的細(xì)菌有氣單胞菌、弧菌、芽孢桿菌(Bacillus)、假單胞菌四個(gè)種屬，研究也表明腸道中細(xì)菌分泌的胞外消化酶促進(jìn)了兩種魚對餌料的消化吸收。侯進(jìn)慧等[33]從健康鯽魚腸道內(nèi)分離出62株細(xì)菌菌株，有26株菌株能夠生產(chǎn)淀粉酶，占篩選菌株的41.94%，其中菌株F2產(chǎn)酶活性較高，分泌的淀粉酶在pH 7、溫度32℃時(shí)表現(xiàn)出最大酶活力，這有助于鯽魚更好地消化吸收飼料中的淀粉。

魚類腸道中的微生物菌群還可以合成多種維生素，維生素主要作為輔酶參與和保護(hù)細(xì)胞、組織及器官的正常生理生化過程[34]。缺少維生素會擾亂機(jī)體的功能發(fā)揮及代謝調(diào)節(jié)，導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生病變，進(jìn)而影響魚體正常的生長發(fā)育[35]。Chen Y J等[36]在對大口黑鱸(Micropterussalmoides)腸道微生物的研究中發(fā)現(xiàn)，飼喂添加148 mg/kg維生素C的飼料能夠提高大口黑鱸腸道微生物對維生素E的利用率、降低腸道內(nèi)的脂質(zhì)積累，從而保護(hù)腸道內(nèi)多不飽和脂肪酸免受過氧化，促進(jìn)大口黑鱸生長發(fā)育。此外，一些魚類腸道微生物菌群在調(diào)節(jié)魚體脂質(zhì)的代謝、運(yùn)輸和儲存中也起到重要作用，Semova I等[37]在對無菌斑馬魚的研究中發(fā)現(xiàn)，餌料會改變魚類腸道微生物多樣性和組成，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞對脂肪酸的吸收，增加脂滴在腸上皮細(xì)胞中的積累，從而增加腸道組織中脂肪酸的含量。

3.2 免疫調(diào)節(jié)功能

魚類免疫系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)腸道微生物菌群的組成和結(jié)構(gòu)，促進(jìn)有益菌的生長繁殖，維持腸道菌群的平衡，同時(shí)腸道有益菌對腸黏膜的健康以及魚類免疫系統(tǒng)的發(fā)育起著關(guān)鍵作用，可以控制病原菌的過度增殖，激活魚類免疫應(yīng)答功能。腸道有益菌通過抑制病原菌的生長繁殖，達(dá)到保護(hù)魚體不受病原體感染的目的，這就像一道保護(hù)著宿主健康的屏障[38]。王融等[39]通過研究魚類腸道乳酸菌的抑菌特性發(fā)現(xiàn)，腸道乳酸菌對病原菌具有定植拮抗作用，腸道乳酸菌會分泌胞外物質(zhì)隔絕病原菌與胃腸道黏膜接觸，同時(shí)與病原菌競爭營養(yǎng)物質(zhì)，分泌抗菌活性代謝物，從而抑制病原菌的生長繁殖。Sugita H等[40]對從7種魚類腸道中分離出的302株菌株進(jìn)行抗菌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示除了不動(dòng)桿菌屬、棒桿菌屬(Corynebacterium)外，其他菌株對18種靶細(xì)菌都有一定的抗菌活性，其中假單孢菌屬、梭狀芽孢桿菌(Clostridiumprazmowski)可同時(shí)抑制7～12種靶細(xì)菌。Huys L等[41]從大菱鲆(Scophthalmusmaximus)的腸道中分離出2株細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)在大菱鲆腸道中其比鰻弧菌(Vibrioanguillarum)具有更強(qiáng)的黏附和生長能力，可以與鰻弧菌競爭營養(yǎng)物質(zhì)，從而預(yù)防鰻弧菌的感染。

魚類免疫系統(tǒng)可以識別定植于腸道中的原籍菌群和侵入魚體中的外籍菌群，這可能是由于原籍菌群與腸道細(xì)胞有相似的抗原性或者與原籍菌群在魚類免疫系統(tǒng)尚未發(fā)育成熟時(shí)已定植于腸道內(nèi)有關(guān)[42]。魚類腸道微生物菌群與腸黏膜免疫系統(tǒng)相互協(xié)作可以進(jìn)一步提高魚體的免疫功能，刺激免疫信號通道、相關(guān)受體蛋白及非特異性因子表達(dá)，從而清除宿主病原體[43]。張燕玉等[44]以海藻希瓦氏菌(Shewanellaalgae)感染半滑舌鰨(Cynoglossussemilaevis)，研究發(fā)現(xiàn)感染海藻希瓦氏菌前后，半滑舌鰨腸道優(yōu)勢菌門無明顯變化，但腸道微生物菌群多樣性及菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，腸道組織中免疫功能相關(guān)基因(HSPA1A和HINT1)表達(dá)紊亂，說明腸道微生物菌群參與了機(jī)體的免疫應(yīng)答及疾病發(fā)生過程。遲騁[38]從鯉腸道中分離出360株細(xì)菌，進(jìn)一步對優(yōu)勢菌株BA-1、BA-2和BA-3進(jìn)行注射攻毒實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示優(yōu)勢菌BA-1和BA-3可以使鯉的先天免疫指標(biāo)以及免疫相關(guān)基因的相對表達(dá)量顯著增加，被病原菌嗜水氣單胞菌(Aeromonashydrophila)感染后，其存活率也顯著提高，表明這兩株優(yōu)勢菌對鯉先天免疫應(yīng)答產(chǎn)生了積極的影響。杜東東[45]以36尾投喂過添加鹽單胞菌PHB(Halomonas-PHB)飼料的珍珠龍膽石斑魚的腸道進(jìn)行鰻弧菌攻毒實(shí)驗(yàn)，對未攻毒、攻毒24 h、攻毒48 h的石斑魚進(jìn)行過氧化氫酶(CAT)和超氧化歧化物(SOD)相關(guān)抗氧化基因、先天性免疫相關(guān)基因(TLR3、TLR22、1L-1和1L-10)和獲得性免疫相關(guān)基因(MHCⅠ和MHCⅡ)表達(dá)分析實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明鹽單胞菌PHB提高了石斑魚抗弧菌能力，腸道中(1L-1、1L-10)的基因表達(dá)量得到顯著提升，提高了石斑魚的免疫能力和促進(jìn)了相關(guān)免疫基因的表達(dá)。

4 魚類腸道微生物與水環(huán)境的關(guān)系

水環(huán)境為魚類腸道微生物菌群提供了復(fù)雜多樣的生存環(huán)境，魚類腸道微生物菌群的多樣性與水環(huán)境中的微生物、鹽堿度、水溫、水深等因素密切相關(guān)[20， 46]。此外，水環(huán)境中殘留的抗生素、農(nóng)藥等物質(zhì)也會對魚類腸道中的微生物菌群造成一定的影響[47]。

4.1 魚類腸道微生物與溫度的關(guān)系

魚類是變溫動(dòng)物，腸道微生物菌群的多樣性及結(jié)構(gòu)會隨水溫的變化而發(fā)生變化。Jones J等[48]對植食性海洋魚類褐籃子魚(Siganusfuscescens)的研究發(fā)現(xiàn)，溫帶水域、亞熱帶水域和熱帶水域的魚類腸道微生物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性均存在差異。此外，褐籃子魚的腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)也存在明顯的空間異質(zhì)性，這可能是為了適應(yīng)不同的生存環(huán)境。曾楠楠[49]分別采集了22、28、34℃溫度條件下養(yǎng)殖的吉富羅非魚(Oreochromisniloticus)的腸道樣品，結(jié)果表明在不同溫度條件下吉富羅非魚腸道菌群的多樣性存在較大的相似性，但在22、28℃溫度條件下吉富羅非魚腸道菌群的豐富度具有顯著差異，其中在28℃溫度條件養(yǎng)殖的吉富羅非魚腸道微生物菌群的豐度達(dá)到最高。汪倩等[50]研究低溫脅迫下不同品系暗紋東方鲀(Takifugufasciatus)腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)及多樣性的差異，結(jié)果顯示通過持續(xù)降低水溫得到的耐寒型暗紋東方鲀“中洋1號”腸道微生物多樣性顯著低于野生型暗紋東方鲀，表明低溫對降低魚類腸道微生物菌群多樣性有一定的影響。

魚類腸道微生物菌群的多樣性、結(jié)構(gòu)及豐度也具有季節(jié)性差異。在對奧尼羅非魚(Oreochromisaureus)腸道微生物菌群的含量測定實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在夏、秋、冬三個(gè)季節(jié)中魚類腸道內(nèi)細(xì)菌豐度存在較大差異[51]。毛婕[52]以12個(gè)月份的黃鰭東方鲀(Takifuguxanthopterus)腸道微生物菌群為研究對象，結(jié)果顯示全年黃鰭東方鲀腸道微生物樣品中共有菌群為變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門、螺旋體門、無壁菌門(Tenericutes)、放線菌門、綠彎菌門、梭桿菌門和藍(lán)細(xì)菌門；3月份腸道原核微生物物種最多，7月份腸道原核微生物物種最少；春季變形菌門含量最高，秋季變形菌門含量最低，弧菌屬在春季和夏季含量較高。

4.2 魚類腸道微生物與水體無機(jī)鹽的關(guān)系

水體中的氨氮、亞硝酸鹽、水體重金屬離子等無機(jī)鹽都會對魚類腸道微生物的多樣性及豐度產(chǎn)生影響。當(dāng)水環(huán)境因子發(fā)生變化時(shí)，腸道微生態(tài)環(huán)境也會隨之波動(dòng)，進(jìn)而造成魚體免疫及代謝紊亂。郭倩倩[53]用不同濃度銅離子對鯉進(jìn)行暴露，結(jié)果顯示鯉腸道中梭桿菌門的比例在低濃度組中顯著升高；藍(lán)細(xì)菌門、TM6、浮霉菌門(Planctomycetes)的比例在中濃度組中顯著升高；厚壁菌門和擬桿菌門的比例在高濃度組中顯著降低，表明水體添加銅離子之后，魚體產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，從而影響到魚體的健康狀態(tài)和脂代謝過程。邵仙萍[54]分別選取規(guī)格一致的240尾異育銀鯽和960尾團(tuán)頭魴(Megalobramaamblycephala)，并分別飼喂添加了不同濃度的堿式氯化銅的飼料，在室外網(wǎng)箱養(yǎng)殖56 d后，研究發(fā)現(xiàn)飼喂了不同濃度堿式氯化銅飼料的異育銀鯽的腸道中的大腸桿菌(Escherichiacoli)較不添加銅的對照組顯著降低，芽孢桿菌較對照組顯著升高，表明堿式氯化銅會影響腸道微生物菌群的數(shù)量；飼喂了不同濃度堿式氯化銅飼料的團(tuán)頭魴的腸道微生物菌群多樣性及結(jié)構(gòu)相似，但與不添加銅的對照組相比，其腸道微生物菌群多樣性及結(jié)構(gòu)存在較大差異。同樣，當(dāng)以納米銅投喂斑馬魚后，其腸道中益生菌的多樣性明顯被抑制，消化系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞[55]。因此，以水環(huán)境因子波動(dòng)而導(dǎo)致的某些魚類腸道微生物菌群發(fā)生的顯著變化也可以作為預(yù)測魚體健康狀態(tài)的生物標(biāo)志物。

水體中的鹽度也會影響魚類腸道微生物菌群的多樣性及結(jié)構(gòu)。Shimizu Y等[56]研究鮭科魚類(Salmonidae)由淡水入海過程中腸道微生物菌群組成的變化，發(fā)現(xiàn)淡水中的鮭科魚類腸道微生物菌群以單胞菌屬和腸桿菌屬為主，而在海水中，其腸道中占優(yōu)勢地位的微生物是嗜鹽性的弧菌，表明鮭科魚類的腸道微生物菌群隨著所處水環(huán)境中鹽度的變化而變化。田璐[57]對黃姑魚(Nibeaalbiflora)進(jìn)行為期7周的鹽度脅迫實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示高鹽組的黃姑魚腸道微生物菌群中致病性弧菌含量升高，紅環(huán)菌屬(Rhodocyclus)等能為宿主提供生長因子的益生菌含量降低，表明高鹽環(huán)境不利于黃姑魚的生長發(fā)育。

4.3 魚類腸道微生物與餌料的關(guān)系

魚類在長期進(jìn)化過程中，攝食行為逐漸異化，為了更有效地消化不同來源的食物，魚類會形成與之相適應(yīng)的腸道微生物菌群[58]。鐘蕾等[59]分別用人工配合飼料和冰鮮魚飼喂鳡(Elopichthysbambusa)，研究發(fā)現(xiàn)用人工配合飼料飼養(yǎng)的鳡的腸道微生物特有條帶代表種群主要為魏斯氏菌(Weissellakoreensis)等，冰鮮魚飼養(yǎng)的鳡的特有條帶代表種群為威斯康星米勒菌(Moellerellawisconsensis)等，表明不同餌料飼養(yǎng)的鳡的腸道細(xì)菌多樣性及結(jié)構(gòu)差異較大，相似度僅為11.9%～42.6%。由益生菌制成的微生態(tài)制劑能夠有效改善魚類的腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)及多樣性、維持腸道微生物菌群動(dòng)態(tài)平衡、促進(jìn)魚類生長發(fā)育并且有效預(yù)防疾病的發(fā)生[60]。王純[61]以芽孢桿菌V4和膠紅酵母制作復(fù)合菌劑飼喂鮭鱒魚，結(jié)果顯示使用復(fù)合菌劑飼喂的鮭鱒魚的腸道微生物菌群多樣性有所提高，鮭鱒魚腸道中的嗜冷桿菌屬(Psychrobacter)、芽孢乳桿菌屬(Sporolactobacillus)、乳球菌屬(Lactococcus)及鏈霉菌屬(Streptomyces)等益生菌的含量有效升高，同時(shí)，潛在致病菌伯克氏菌屬(Burkholderia)的豐度得到有效遏制。張書環(huán)等[62]采用添加了不同濃度的枯草芽孢桿菌的飼料投喂雜交鱘，結(jié)果顯示雜交鱘腸道微生物中鯨桿菌屬(Cetobacterium)為優(yōu)勢菌群，隨著枯草芽孢桿菌添加量的增加，鯨桿菌屬含量下降，而鄰單胞菌屬(Plesiomonas)含量升高；飼料中添加枯草芽孢桿菌可以降低鏈球菌屬(Streptococcus)、乳酸菌屬(Lactobacillus)及乳球菌屬的豐度，表明在一定范圍內(nèi)采用添加枯草芽孢桿菌的飼料投喂雜交鱘可以顯著改善腸道的微生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)魚體對血糖和脂肪的利用和轉(zhuǎn)化能力。

魚類腸道微生物菌群還可以用來指示種內(nèi)和種間的食性差異[63]。Moran D等[64]在對悉尼舵(Kyphosussydneyanus)生長發(fā)育和腸道微生物群落關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，其腸道微生物菌群隨宿主的生長發(fā)育過程中食性的變化而變化，幼魚主要以紅藻和綠藻為食，成魚則以褐藻為主；隨著悉尼舵?zhèn)€體的生長發(fā)育，在食性發(fā)生轉(zhuǎn)換過程中腸道微生物多樣性也隨之增加。李武輝[65]以團(tuán)頭魴和翹嘴紅鲌(Culteralburnus)人工雜交后獲得了兩性可育的異源二倍體正交品系魴鲌和反交品系鲌魴為研究對象，探究魴鲌與鲌魴的食性特征，結(jié)果顯示在魴鲌和鲌魴腸道中檢測到與團(tuán)頭魴共有的菌群顯著多于與翹嘴紅鲌檢測到的共有菌群；魴鲌和鲌魴腸道中優(yōu)勢菌群的豐度與草食性團(tuán)頭魴接近，而與肉食性翹嘴紅鲌有顯著性差異，因此，魴鲌和鲌魴可能具有偏向于草食性團(tuán)頭魴的食性特征。劉妮[66]以玫瑰高原鰍(Triplophysarosa)為實(shí)驗(yàn)對象，研究發(fā)現(xiàn)玫瑰高原鰍屬于雜食性偏肉食性魚類，優(yōu)先捕食齒額米蝦(Caridinaserratirostris)，其腸道菌群中有與肉食性相關(guān)的菌群包括鯨桿菌屬和鹽單胞菌屬(Halomonas)；玫瑰高原鰍同時(shí)也攝食少量的植物，其腸道菌群中也有與植食性相關(guān)的檸檬酸桿菌屬(Citrobacter)，兼食植物說明在食物匱乏的情況下，玫瑰高原鰍能充分利用營養(yǎng)資源。通過了解魚類腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)及多樣性的變化特征，可以更加深入地認(rèn)識到在魚類生長發(fā)育過程中腸道微生物菌群對食物資源的選擇機(jī)制。

5 研究展望

腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)及多樣性的相對穩(wěn)態(tài)不僅有助于改善魚類的生長發(fā)育、基礎(chǔ)代謝，而且一些魚類腸道微生物可以分泌具有抗腫瘤、抗癌、抗病毒和細(xì)菌作用的免疫活性物質(zhì)，擁有重要的藥用價(jià)值。研究魚類腸道微生物菌群與水環(huán)境組成的微生態(tài)系統(tǒng)與宿主之間的關(guān)系，對研究魚類食性、水環(huán)境的監(jiān)控與保護(hù)等都具有重要意義。因南極地區(qū)終年氣候寒冷、冰川覆蓋、極晝極夜等一系列極端惡劣的氣候變化[67]，導(dǎo)致原本棲息于南大洋的大多數(shù)海洋生物逐漸滅絕，只有極少數(shù)適應(yīng)這種極端環(huán)境的海洋生物生存下來[68]。目前對于南極魚類的研究成果較少且研究的魚種有限，南極魚亞目魚類在幾千萬年的進(jìn)化過程中受到持續(xù)低溫及各種環(huán)境微生物和病原微生物的選擇壓力，其腸道微生物菌群在與宿主協(xié)同進(jìn)化過程中可能會形成一些特有的組成和功能[69]。因此，通過研究南極魚類腸道微生物的多樣性、結(jié)構(gòu)及其與周圍環(huán)境之間的關(guān)系，可以指示海水溫度、季節(jié)、鹽堿度、海水深度、棲息地等因素變化對南極魚類腸道微生物群落的潛在影響，從而摸清其變動(dòng)規(guī)律，對未來的魚類腸道微生物相關(guān)方面的研究提供理論支撐。