狼和家犬肠道菌群16S rDNA基因测序和多样性分析

Canids were widely recognized and studied due to the intimate relationships with human life. The domestication of wolf to dog is extensively studied in the canine animal field. The study of the change of the gastrointestinal flora to different food habits is an important aspect in this topic. To demonstrate the influence of the domestication on the gastrointestinal flora, we chose wolves and dogs as the research model, builting intestinal flora 16S rDNA genes databases from both male and female individuals. Genetic polymorphism of the 16S rDNA was used to explore the food diversity of the intestinal flora of wolves and dogs. By comparison of the intestinal flora diversity of different sex, we intended to detect the intestinal flora differential in male and female individuals. The intestinal flora differential between wolf and dog was probed as well. Together with our previous studies on the food habits of wolves, we aimed to demonstrate the relationships between the intestinal flora diversity and the food habits of wolves and dogs. This study will provide valuable data sets to analyze the intestinal flora of dog and wolf, providing the possibility to demonstrate the ecological adaptation mechanism of canine animals.

犬科动物由于与人类的密切关系而被广泛关注，狼到家犬的驯化过程中的生态适应性是其中的一个研究热点，消化道菌群对食性变化的适应性是各种生态适应中的一个重要方面。为阐明家养驯化对犬科动物肠道菌群的影响，本项目拟以狼和家犬为研究对象，通过对两种动物不同性别个体的肠道菌群16S rDNA基因分别建库，进行基因全长测序和系统发育分析，探讨二者的肠道菌群组成和多样性特征。结合哺乳动物肠道菌群的相关资料，寻找狼和家犬肠道菌群的独特性。通过对同种不同性别个体肠道菌群多样性的比较，发现肠道菌群多样性的性别差异。通过比较狼和家犬肠道菌群多样性的异同，结合项目组对二者食性的研究成果，探讨肠道菌群多样性与动物的食性之间的相关性，尝试阐明肠道菌群在狼到家犬家养驯化中的适应性变化，为综合探讨犬科动物肠道菌群结构和研究犬科动物的生态适应性机制提供有价值的参考资料。

中国现有的六种犬科动物中狼和豺最为稀有，狼为犬科犬属，豺为犬科豺属。研究表明，动物肠道内食物的消化与肠道内的微生物存在相互密切的关系，对随后的信号传导和能量物质代谢以及免疫力都起着至关重要的作用。近年来，分子生物学及生物信息学高速发展，人类已经基本了解了动物肠道微生态的结构，研究者通过传统方法对狼和豺的肠道微生态进行报道，但是其技术的限制不能准确的揭示其内部多样性结构，而基于二代测序技术对豺、狼和家犬动物微生态的研究未见报道。.本研究选取分别采自中国内蒙古、江西的狼八只，家犬四只，豺三只共十五只犬科动物的新鲜粪便作为研究对象，采用高通量测序的方法进行消化系统菌群16S rDNA片段进行深入探究，试图揭示和报道豺、狼和家犬肠道微生态，探讨其影响因素。测序结果共获得超过850000条非嵌合体细菌的16S rDNA序列。将预处理后的序列与细菌数据库进行比对，结果显示：犬科动物肠道菌群具有多样性的特征。狼的菌落结构为12个门27个纲48个目101个科197个属，家犬的菌群结构为12个门24个纲45个目93个科和183个属，豺的菌落结构为16个门36个纲64个目135个科和263个属。两种犬科动物主要的门为：厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、梭杆菌门（Fusobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、无壁菌门（Tenericutes）、放线菌门（ Actinobacteria ）等。其中厚壁菌门、拟杆菌门、梭杆菌门和变形菌门为优势菌。进一步的菌落多样性分析结果显示：狼和家犬肠道菌群存在较明显不同。家犬肠道菌群丰富度高于狼，而家犬的肠道菌群多样性却低于狼的肠道菌群多样性，产生此差异的最可能原因为食物的不同导致菌群的结构调整。狼和豺的肠道菌群存在种间差异性。菌落种群丰度和多样性方面，狼都低于豺。地域环境影响本研究对象的肠道菌群。本研究中，尚存有着大量的未知序列，预示着犬科动物肠道中存在着大量的未知的优质菌群，需要我们进一步的研究与挖掘。.本文的数据为狼和豺等野生动物保护提供了基础数据，同时也为后续对野生动物的保护和利用提供了科学依据。