麝腸道微生物菌群的組成和結(jié)構(gòu)

FIGURE 1 |?Boxplotand rarefaction curves of operational taxonomic units (OTUs).

2、健康和腹瀉的森林麝之間微生物多樣性的差異分析

麝鹿糞便樣本中Alpha多樣性指數(shù)（Ace，Chao 1，Simpson和Shannon）（圖2）和健康和腹瀉的樣本β多樣性指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：HMD和MMD之間的Ace、Chao 1、Simpson和Shannon指數(shù)存在顯著差異（P <0.05）。MMD和SMD之間沒有顯著性差異。HMD和SMD的比較發(fā)現(xiàn)有顯著性差異（P <0.05）。

FIGURE 2 | Boxplot ofAlpha-diversity indices. Alpha diversity indexes are composite indexesreflecting abundance and consistency.

β多樣性用于分析物種組成的時(shí)間和空間變化，反映群體間細(xì)菌群落是否存在差異。NMDS圖顯示了微生物群落的不同，并揭示了腹瀉和健康麝鹿之間的獨(dú)特結(jié)構(gòu)（圖3）。

FIGURE 3 | Non-metricmultidimensional scaling (NMDS) analysis.

組間和組內(nèi)β距離在箱型圖中顯示（圖4），結(jié)果表明HMD和MMD組（圖4A）之間以及HMD和SMD組之間細(xì)菌群落的極顯著差異（圖4B）（?P <0.01）。

FIGURE 4 | Box plot ofInter-group and Intra-group Beta distance (ANOSIM Analysis).

3、核心微生物組成及相對(duì)豐度

物種分類柱狀圖是表示HMD、MMD和SMD樣本中物種的組成及對(duì)應(yīng)物種在該樣本中的相對(duì)豐度。HMD、MMD和SMD樣本中在門水平和屬水平相對(duì)豐度前10的物種如圖5所示。無論是否存在腹瀉的樣本中，厚壁菌和擬桿菌都是主要的優(yōu)勢(shì)菌。然而，健康森林麝的糞便中厚壁菌的相對(duì)豐度明顯高于腹瀉麝。厚壁菌是構(gòu)成食物中纖維素分解代謝并將纖維素降解為宿主揮發(fā)性脂肪酸的主要細(xì)菌類型。此外，厚壁菌門還可以調(diào)節(jié)體內(nèi)免疫反應(yīng)，抑制病原體的侵襲和預(yù)防腸道炎癥。腹瀉麝腸道中厚壁細(xì)胞豐度的減少可能會(huì)同時(shí)降低該物種的消化生理功能。另外，β多樣性的比較顯示，健康和腹瀉森林麝的細(xì)菌群落差異極顯著，這與麝的異常消化生理功能有關(guān)。HMD、MMD和SMD三組不同樣本之間共有OTU和特有OTU數(shù)量如圖6所示。

FIGURE 5 | Histogram of relativeabundance. The x-axis represents groups and the y-axis represents relativeabundance presented as percentage.

FIGURE 6 | Venn diagram.

4、健康與腹瀉森林麝的顯著差異分析及功能基因預(yù)測(cè)

LefSe分析表明（圖7），在屬的水平上，MMD組與HMD和SMD組之間顯著性差異較大的菌種為埃希氏菌?–?志賀氏菌。埃希氏菌屬?–?志賀氏菌是常見的病原體，其主要的傳播途徑包括：受感染對(duì)象的糞便、食物和含有細(xì)菌的水。該病原體可引起結(jié)腸粘膜炎癥，導(dǎo)致腹痛、腹瀉和形成粘膜糞便等癥狀。因此，用于喂養(yǎng)麝的食物和水以及糞便管理是減輕輕度腹瀉的關(guān)鍵。另外，SMD組與HMD和MMD組之間顯著性差異較大的菌種為梭桿菌。梭桿菌是炎癥性微生物，它可抑制體內(nèi)T細(xì)胞應(yīng)答并促進(jìn)炎性因子的表達(dá)。比較MMD組和SMD組，可以推測(cè)Fusobacterium可能在輕度腹瀉的背景下增殖并成為主要病原體。因此，森林麝的腸道生理紊亂與其主要病原體的類型是存在一定的相關(guān)性的。

FIGURE 7 | LefSe analysis.

使用PICRUSt軟件通過比對(duì)16S測(cè)序數(shù)據(jù)獲得的物種組成信息，推測(cè)樣本中的功能基因組成，從而分析不同樣本或分組之間在功能上的差異（圖8）。與HMD相比組，免疫疾病代謝途徑中功能基因的豐度在腹瀉森林麝中顯著增加。腸道微生物的存在可以刺激宿主免疫系統(tǒng)的發(fā)育，增強(qiáng)宿主免疫功能，禁止病原微生物入侵。而腸道微生物引起的腹瀉可以影響宿主的免疫能力，從而增加對(duì)免疫疾病的易感性。此外，它還可能對(duì)宿主中生物系統(tǒng)的細(xì)胞免疫過程和代謝途徑產(chǎn)生影響。更加深入的研究還需以宏基因組分析來確認(rèn)基因功能信息的準(zhǔn)確性。

FIGURE 8 | (A) The abundance ratio ofdifferent functions between HMD and MMD. (B) The abundance ratio of differentfunctions between HMD and SMD.