高原鼠兔腸道菌群對苦馬豆素化合物的響應研究

　　高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是青藏高原特有的植食性小哺乳動物，在過度放牧地區，高原鼠兔種群呈現出爆發性增長模式，從而進一步加劇了草地生態系統的退化。以棘豆屬(Oxytropis)植物為代表的毒雜草是退化草地優勢物種，該類植物含有大量的次生代謝物苦馬豆素(SW，swainsonine)，可導致牲畜中毒，但高原鼠兔卻喜食此類植物。SW對高原鼠兔腸道菌群有何影響，是否可調節宿主腸道菌群，與高原鼠兔種群爆發存在何種關系，目前尚不清楚。

　　為解決上述問題，中國科學院西北高原生物研究所小哺乳動物適應性進化與管理學科組將野外捕獲的高原鼠兔在室內進行長期(20周)和短期(2周)飼養，并在飼料中添加SW進行飼喂實驗，分別測定高原鼠兔糞便菌群組成和短鏈脂肪酸(SCFA)濃度。研究結果顯示，室內飼養顯著降低了高原鼠兔腸道菌群α多樣性，對β多樣性和功能及核心菌群的豐度均產生顯著影響。食物中添加SW可顯著增加菌群α多樣性。室內飼喂導致菌群共現網絡結構簡單化，添加SW能夠顯著增加復雜度。功能分析表明，室內飼養使丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝通路顯著降低，添加SW后得到恢復，SW也能夠顯著降低目標動物的SCFA濃度。高原鼠兔野外種群具有三種腸型，室內飼養降低了腸型的多樣性;苦馬豆素具有調節核心菌群豐度和腸型的作用，可促進腸型發生轉變和適應性恢復。該項研究證明，植物次生化合物在調節哺乳動物腸道穩態方面發揮重要作用，有利于宿主健康，與該物種種群增長存在密切關系。

　　相關研究成果以The plant secondary compound swainsonine reshapes gut microbiota in plateau pikas (Ochotona curzoniae)和Enterotypes of the gut microbial community and their response to plant secondary compounds in plateau pikas為題分別發表于Applied Microbiology and Biotechnology和Microorganisms。

　　該研究得到國家自然科學基金和中科院青海創新平臺建設項目等項目的資助。

　　論文鏈接

　　圖1 高原鼠兔腸道菌群多樣性和結構

　　圖2 核心細菌的共現性網絡關系圖

　　圖3 高原鼠兔腸型和菌群多樣性對飲食干預的響應