微塑料专题｜扩增子测序在渔业生态系统研究领域的应用 - 海洋微塑料生态学

微塑料（microplastics, 小于5 mm的塑料）作为一种新兴污染物，被形象地称之为海洋中的“PM2.5”。目前已在全球200多种海洋生物的消化道内发现了微塑料，表明海洋生物已经普遍受到了微塑料的污染。微塑料在海洋环境中具有分布广、降解慢和持久性等特点，容易被海洋渔业生物摄取并长期保存在体内，从而对海洋渔业生物造成损害，产生一系列毒性效应。因此不同海洋生物对微塑料的摄取特性及所受的影响已成为研究的一个热点。更重要的是，微塑料作为微生物积累和迁移的载体，它们之间的生态相互作用也逐渐引起人们的关注。下面小编精选了3篇“微塑料-水体-动物肠道”相关研究的高分文章，助力大家更好地了解扩增子测序分析在水体-渔业生态系统领域中的应用方法。

（一）金鲳养殖区微塑料污染特征及微塑料上定殖菌群与肠道菌群的关系

' ^. v) f% {( _) f

! \+ `" y6 F* ?

英文题目：Characteristics of microplastic pollution in golden pompano (Trachinotus ovatus) aquaculture areas and the relationship between colonizedmicrobiota on microplastics and intestinal microflora

) v; y' a# m, j) t! Q" n

发表期刊：Science of the Total Environment（IF：10.753）

发表时间：2022.10.01

DOI号：10.1016/j.scitotenv.2022.159180

/ Z! q. r6 S6 L' c* k* L' f# r

材料与方法

7 p; I2 a' g7 |' b

（1) 实验设计与样品采集：金鲳鱼苗放置在高密度聚乙烯(HDPE)网箱中进行培养。采样地点为防城港、钦州和北海三个城市的河口区、近海区和深海区。每个养殖场有3个采样点，共27个采样点。从每个采样点随机选取6条鱼，采集肠道内容物，并从每个养殖场随机收集3个沉积物样本。

$ o' M8 j7 Q% h4 o

（2) 肠道内容物和沉积物中MPs的分离和鉴定。

, R# C3 L: k. t$ J- S

（3) DNA提取，16S rDNA V4-V5可变区扩增和高通量测序，生物信息学分析。

# C2 c6 H) {: v$ G( X, M1 ]

研究摘要

( h' |$ ~; u8 p

本项研究是第一个调查卵形鲳鲹水产养殖中MPs污染的研究。分析证实了MPs的微生物定殖对T. ovatus肠道菌群的影响。在金鲳鱼肠道中检测到的MPs主要是蓝色或绿色的颗粒和碎片，而沉积物的MPs是主要是黑色纤维。沉积物中的MPs含量由外海养殖区向河口养殖区逐渐增加，并与金鲳鱼肠道内MPs含量呈正相关。20-200 μm的MPs在肠道和沉积物中最常见。MPs的摄入增加了肠道菌群中变形菌的丰度并降低了厚壁菌门的丰度。MPs定殖微生物和肠道微生物群的功能组成相似，表明这两个群落相互影响。网络分析进一步证实了这一点，并揭示弧菌在肠道菌群和MPs表面微生物中起着关键作用。总体而言，水产动物摄入MPs不仅影响肠道菌群和肠道微生物功能，而且对水产养殖业构成潜在风险。

（二）自然条件下虾体内微塑料的微生物及肠道菌群之间的定植联系

* C2 N$ A& J! ]% k

英文题目：A preliminary study of the association between colonization of

' Q2 j& `1 @ P6 H/ j* O, R

microorganism on microplastics and intestinal microbiota in shrimp under

natural conditions

9 O' w( J% @, E. z! q/ J

发表期刊：Journal of Hazardous Materials（IF：14.224）

- [5 t% e1 i* z2 |9 \0 a2 O) G

发表时间：2020.12.17

8 K$ g7 B$ l: Y; K S

DOI号：10.1016/j.jhazmat.2020.124882

材料与方法

7 l# A' \9 _: E# a5 y

（1) 样本收集：采集自同一虾场的9个池塘中的南美白对虾，并采集每个池塘中的沉积物样本。

（2) 肠道内容物和沉积物中MPs的分离和鉴定。

2 Y+ L% b9 \; e, w

（3) DNA提取，16S rDNA V4可变区扩增和高通量测序，生物信息学分析。

研究摘要

3 h3 B8 r( a# H5 b0 }% m9 O6 a

|# ^2 W/ }7 |7 S. I' {$ L% b8 K

野生水生生物中的微塑料污染已被许多研究所描述。然而，很少有研究关注人工养殖和自然条件下MPs对其肠道微生物区系的影响。本研究首次在虾池和凡纳滨对虾中检测到MPs并在全球范围内首次初步探讨了自然条件下微生物在MPs上的定殖与肠道微生物群的关联。沉积物中的微塑料以颗粒状为主，多为白色和蓝色，粒径小于1 mm。对虾微塑料含量高于大多数野生水生生物，与沉积物微塑料含量呈正相关。小尺寸(<0.5mm)的蓝色纤维在虾中占主导地位。MPs上的细菌群落及其微生物功能与对虾肠道相似，在MPs上定殖的细菌群落具有较高的多样性和丰富度。网络分析表明，微生物在MPs上的定殖与对虾肠道微生物群有关。结果表明，除已报道的毒性外，MPs对肠道微生物的影响可能也是由于其表面的生物膜，对水生动物造成了显著影响。

3 n( @2 V) j5 ~7 R; a/ g* ?

（三）高密度聚乙烯微塑料对黄鲈幼鱼营养物质代谢的影响

5 D. d9 _3 c( Z! A1 t6 }" o- g

+ j+ M! Z; N1 f/ `' [% Y6 l

英文题目：Chronic exposure to high-density polyethylene microplastic through feeding alters the nutrient metabolism of juvenile yellow perch (Perca flavescens)

发表期刊：Animal Nutrition（IF：5.285）

5 ]3 R* D+ q7 t9 I

发表时间：2022.02.30

, q0 u9 s# ^7 p- \

DOI号：10.1016/j.aninu.2022.01.007

- ]& X7 W7 G: n

材料与方法

（1) 试验饮食准备: 实验日粮（在基础日粮中添加0、1、2、4和8g/100g 的HDPE），对照日粮。

! {' O* Y }* T7 G/ c- i, O U

（2) 成活率、长度和重量统计，肝体指数(HSI)、胴体指数(CSI)和性腺指数(GSI)计算。

（3) 日粮、全鱼和肠组织中HDPE的浓度检测。

（4) 肠道组织病理学评估，肝脏代谢物提取和核磁共振波谱数据采集。

& i, f, _* K! h" e* P( T7 t9 r

（5) 肠道微生物DNA提取，16S rDNA V5-V6可变区扩增和高通量测序，生物信息学分析。

3 R. {" w" V; H, Y$ S2 u

研究摘要

1 p! {6 i' Q8 f. Q2 ^+ M2 ]' Q

本研究通过对黄鲈生长性能、营养状况、营养物质代谢、鱼类健康和肠道微生物群落的综合评价，研究了高密度聚乙烯（HDPE）对黄鲈的影响。以添加了不同比例的HDPE的日粮分别饲喂鲈鱼幼鱼。最终在所有处理中均未发现鱼死亡或高密度聚乙烯积累。HDPE对鱼体增重和条件因子的影响不显著。与对照组相比，添加8%HDPE饲料的鱼蛋白质和灰分水平显著降低。随着HDPE暴露水平的增加，肝体细胞指数值、肝细胞大小和肝糖原水平增加，而肝组织中脂质含量减少。添加8%HDPE饲料的鱼总胆汁酸积累显著，其代谢途径如胆汁酸生物合成、丙酮酸代谢、肉碱合成等均有显著差异。在饲喂2%或8%高密度聚乙烯饲料时，前肠组织出现明显的肠细胞坏死；在8%高密度聚乙烯饲料中，鱼的中肠和后肠细胞脱落明显。饲喂2%高密度聚乙烯饲料的鱼类具有不同的微生物群落。本研究表明，黄鲈鱼能排出饲料中100～125 mm的HDPE，对生长无影响。但HDPE使黄鲈全鱼营养品质下降，营养物质代谢改变，微生物群落改变，肠道组织病理学改变。结果表明，长期暴露可能会对鱼类健康造成威胁，并危及最终产品的营养质量。

! _6 S9 X* ?7 T