4月20日，國際微生物生態學會主辦的期刊ISME Journal 在線發表了中國科學院動物研究所、中科院生物互作卓越創新中心、揚州大學、中科院微生物研究所、美國康涅狄格大學等多家單位合作的研究論文“Host-microbiota interaction helps to explain the bottom-up effects of climate change on a small rodent species”。
當前，受氣候變化和人類活動加劇等因素影響，我國草原鼠害及鼠傳疾病形勢日趨嚴峻，對我國的畜牧業生產、生態環境建設以及國家公共衛生安全造成巨大威脅。加強和開展草原鼠害暴發成災規律研究十分必要。
鼠類種群暴發問題是種群生態學研究的核心問題之一，也是鼠害防控的基礎。過去的研究強調氣候變化可通過改變動物的食物質量和數量，影響種群的發生。但是有關腸道微生物在種群調節中的作用基本是空白。張知彬課題組前期研究已經證明放牧導致的食物資源的變化顯著地影響了腸道微生物的組成和網絡結構（Li et al., 2019；Journal of Animal Ecology）；社會攻擊和社群等級序位顯著地改變了鼠類的腸道微生物群落（Zhao et al, 2020, Microbial Ecology）。鑑於腸道微生物在宿主營養吸收、生長髮育、免疫和行為等多方面發揮的重要調控作用，該課題組提出氣候變化可依次通過改變植物群落結構、宿主食物組成和腸道微生物群落的結構和功能，進而改變宿主的適合度，發揮調節種群大小的作用。
本項研究基於內蒙古野外的大型圍欄實驗平臺，通過大規模人工增雨、營養成分和微生物組學分析，研究了氣候變化對植物、腸道微生物及鼠類生長和種群的影響。研究發現，增雨顯著促進了羊草的生長，增加了布氏田鼠喜食植物羊草的比例，降低了次喜食植物克氏針茅的比例，從而影響了腸道微生物的組成結構和功能，促進了體重生長，並增加了布氏田鼠的種群密度。在室內，通過對田鼠飼餵實驗，發現不同營養的食譜可顯著影響腸道微生物組成及功能，改變糞便中組氨酸和多種短鏈脂肪酸（SCFAs）含量，進而影響體重生長。菌群移植實驗驗證了菌群變化與體重變化的因果關係。另外，發現食譜中高含量的羊草、果糖或者低聚果糖，可顯著提高腸道霍氏真桿菌（Eubacterium hallii）的相對丰度，更有利於短鏈脂肪酸（例如乙酸和丙酸）的合成。
該研究發現氣候變化可以通過改變植被群落及腸道微生物群落，進而調節鼠類體重生長和種群大小的變化，揭示了氣候-->植物-->腸道微生物-->營養代謝-->體重生長-->種群大小的上行調節通路，證實了腸道微生物在鼠類種群調節中發揮的重要作用。
中科院動物所農業蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室、中科院生物互作卓越中心助理研究員李國樑為第一作者，研究員張知彬為通訊作者。該課題得到中科院先導專項（XDB11050300）、國家自然科學基金青年基金（31700344）等的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41396-020-0646-y
（來源：中國科學院）
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