研究粪便如何帮助我们增加白犀牛的数量

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克里斯蒂娜·伯纳姆 cmburnh2@ncsu.edu

艾琳·麦肯尼 eamckenn@ncsu.edu

什维塔Trivedi strived@ncsu.edu

马特·希普曼 matt_shipman@ncsu.edu

北卡罗来纳州立大学的研究人员发现，与圈养繁殖失败的雌性南方白犀牛相比，圈养繁殖成功的雌性南方白犀牛的肠道微生物群存在显著差异。这项研究提出了一个问题，即一种特定的肠道微生物可能在限制这种犀牛的圈养繁殖中发挥着作用。

“我们的工作重点是南方白犀牛(最小角线虫)，因为虽然它还没有濒临灭绝，但由于偷猎，野生物种数量正在减少，”克里斯蒂娜·伯纳姆(Christina Burnham)说，她是该研究论文的第一作者，也是北卡罗来纳州立大学的前研究生。

“在美国，人类照顾的南方白犀牛数量很多，但让这些动物成功繁殖一直存在挑战。了解其中的原因至关重要，因为在野生犀牛数量继续下降的情况下，管理犀牛是重要的保证种群。我们想知道肠道微生物群如何影响这些犀牛的繁殖能力。”

为此，研究人员在六个月的时间里从八头雌性南方白犀牛身上收集了多种粪便样本。研究种群包括两只幼鱼;两名不再哺乳但尚未达到生育年龄的“亚成人”;两只成功繁殖的成年动物;还有两只没有成功繁殖的成年企鹅。

伯纳姆说:“我们希望有一个强大的样本量，使我们能够评估该物种中雌性的肠道微生物群，同时考虑到年龄、季节和生殖状态。”

研究人员从粪便样本中提取并测序了DNA，这使他们能够识别研究动物肠道中细菌的多样性和丰度。

“我们发现每个年龄组的犀牛之间存在差异，”该研究的合著者、北卡罗来纳州立大学应用生态学助理教授艾琳·麦肯尼说。“换句话说，随着动物从幼年到亚成年再到成年，肠道微生物群中的微生物群落发生了可预测的变化。除其他因素外，这可能反映了动物饮食和行为的变化。这种微生物群的“演替”在许多动物物种中相当普遍。这很重要，因为它使我们在繁殖成功的成年人和繁殖不成功的女性之间发现的差异一目了然。”

研究人员发现，与繁殖失败的雌性相比，繁殖成功的雌性在肠道微生物组中存在的微生物种类多样性更少。研究人员还发现，每组成年人都是微生物物种的宿主，这些微生物物种以前与生殖健康有关。

“我们在繁殖成功的成年人中发现的微生物家族之一是Rikenellaceae伯纳姆说。“这很有趣，因为Rikenellaceae此前有理论认为，它在帮助南方白犀牛分解饮食中的植物化合物方面发挥了作用，包括与限制繁殖成功有关的植物雌激素。

“另一方面，我们只看到了显著的富集Mobiluncus微生物在繁殖不成功的伯纳姆说。“之前的研究已经发现了这一点Mobiluncus与各种非犀牛物种的一系列生殖健康问题有关。

“然而，在之前的研究中，Mobiluncus在宫颈和阴道微生物组中检测到。我们只研究了肠道微生物群。我们假设肠道可以作为一个储存库Mobilincus，但我们需要收集我们研究的成年女性的宫颈或阴道拭子来确定是否Mobiluncus可能存在于这些微生物群中。”

“因为这是一项纵向研究，我们在半年的时间里从每只动物身上收集了多个样本，”麦肯尼说。“随着时间的推移，我们在成年雌性肠道微生物组中看到的差异是一致的，这表明微生物群落的这些差异可能在这些动物的生殖健康中起着重要作用。”也就是说，我们需要做更多的研究来确定这种作用可能是什么，如果有的话。”

报纸，”年龄、季节和繁殖状况对南白犀牛肠道微生物群的影响(最小角线虫)在北卡罗来纳动物园，发表在该杂志的开放获取版上动物微生物。本文的通讯作者是北卡州立大学动物科学教学教授、北卡州立大学兽医职业咨询中心主任Shweta Trivedi。该论文由北卡罗来纳州立大学动物科学教学副教授金伯利·安吉-范·休格滕(Kimberly Ange-van Heugten)共同撰写;北卡罗来纳动物园动物健康主任、北卡罗来纳州立大学兼职教员Jb Minter说。

希普曼-

致编辑:研究摘要如下。

年龄、季节和繁殖状态对南方白犀牛肠道微生物群的影响(最小角线虫)在北卡罗来纳动物园。”

作者: Christina M. Burnham, Erin A. McKenney, Kimberly Ange-van Heugten和Shweta Trivedi北卡罗莱纳州立大学;Larry J. Minter，北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳州动物园

发表:五月五日;动物微生物

DOI: 10.1186 / s42523 - 023 - 00249 - 5

文摘:
背景：
经管理的南白犀牛(最小角线虫)是受到偷猎和其他人类中心效应威胁的野生同种物种的保证种群，尽管许多受管理的种群经历了生育能力低下和繁殖失败。肠道微生物群与宿主健康有着千丝万缕的联系，在人工饲养的南方白犀牛中，繁殖结果可能部分由它们的饮食和肠道微生物多样性调节。因此，了解管理种群内的微生物动态可能有助于改善保护工作。我们对北卡罗来纳动物园管理的雌性南白犀牛种群(n=8)的肠道微生物组的分类组成进行了表征，并调查了季节性(夏季与冬季)和年龄类别(幼崽(n=2;0-2岁)，亚成虫(n=2;3-7岁)和成人(n=4;>7年))微生物丰富度和群落结构。在2020年7月至9月和2021年1月至3月期间，每个人每月尝试收集一次粪便样本，共分析了41个样本。提取微生物DNA，利用细菌16S rRNA基因的V3-V4区进行测序。研究了总操作分类单位(OTUs)、α多样性(物种丰富度、Shannon多样性)和β多样性(布雷-柯蒂斯差异、线性判别分析效应大小)指数，确定了差异富集的分类群。

结果：
α和β多样性指数在个体、年龄组和采样月份之间存在差异(p<0.05)。与成虫相比，亚成虫具有更高的Shannon多样性(Wilcoxon, p<0.05)，并具有不同于成虫和幼虫的群落群。冬季(2021年1月- 3月)标本的物种丰富度和群落差异均高于夏季(2020年7月- 9月)(PERMANOVA, p<0.05)。生殖活跃(n=2)和目前非生殖的成年雌性(n=2)拥有差异富集的分类群，非生殖雌性的肠道微生物组在未分类的成员中显著富集(p=0.001)Mobiluncus当在宫颈阴道微生物组中发现时，该属具有与其他动物物种的不良生殖结果相关的物种。

结论：
总之，我们的研究结果增加了对北卡罗来纳动物园南白犀牛年龄和季节相关微生物变异的理解，并确定了管理雌性南白犀牛繁殖问题的潜在微生物生物标志物。