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为探究影响鸟类尾脂腺(uropygial gland)微生物群的因素,研究人员对 18 种雀形目鸟类开展研究。结果显示,季节和迁徙距离对尾脂腺微生物群落组成影响显著,而分类学家族和物种影响较弱。该研究有助于理解微生物介导的鸟类化学通讯。
在自然界中,鸟类的生存与繁衍离不开各种复杂的生物机制,其中微生物在鸟类生活中扮演的角色逐渐成为科研焦点。以往对共生微生物的研究,大多聚焦于人类、模式生物以及家养或经济价值较高的物种,对于野生动物微生物生态学的了解相对较少。在众多微生物群落研究中,肠道微生物群因对宿主健康和行为的重要影响,受到了广泛关注。相比之下,其他微生物储存库,像鸟类尾脂腺(uropygial gland,一种位于鸟类尾部附近的大型全分泌性皮肤腺,其分泌的油脂被认为是鸟类体味的主要来源,且含有多种微生物 )的微生物群,相关研究却较为匮乏。然而,尾脂腺微生物群可能在鸟类的化学通讯中发挥关键作用,影响着鸟类的社会行为和生存适应。因此,深入研究影响尾脂腺微生物群的因素,对于揭示鸟类微生物介导的化学通讯机制至关重要。
为了揭开鸟类尾脂腺微生物群的奥秘,来自加拿大麦克马斯特大学(McMaster University)、康奈尔大学鸟类学实验室(Lab of Ornithology, Cornell University)以及加拿大西安大略大学(The University of Western Ontario)的研究人员 Leanne A. Grieves 和 Gregory B. Gloor 开展了一项研究。他们假设时间、地理和分类学因素会影响鸟类尾脂腺微生物群,并通过实验验证了这一假设。该研究成果发表在《Animal Microbiome》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,在样本采集方面,他们选择在加拿大安大略省的 Long Point Bird Observatory 的 Old Cut Field Station,于 2020 年秋季(9 月 5 日 - 11 月 4 日)和 2021 年春季(4 月 9 日 - 5 月 26 日)鸟类迁徙期间,利用雾网捕获 18 种雀形目鸟类。根据鸟类的迁徙距离(分为洲际迁徙和洲内迁徙)、分类学家族和物种进行分类,尽可能采集每个物种 20 只个体的尾脂腺拭子样本 。其次,运用 16S rRNA 基因测序技术,对提取的细菌 DNA 进行分析,以表征尾脂腺微生物群的特征。此外,通过主成分分析(PCA)、方差分析(ANOVA)、置换多元方差分析(PERMANOVA)等统计方法,评估季节、迁徙距离、分类学家族和物种对微生物群落组成和多样性的影响。
研究结果
- 微生物群落组成差异:通过对 18 种雀形目鸟类的研究发现,季节对尾脂腺微生物群落组成影响最为显著。在春季和秋季迁徙期间,尾脂腺微生物群落存在明显差异。例如,在对 16 种鸟类的研究中,87.5%(14/16)的物种在不同季节的尾脂腺微生物群落组成具有显著差异 。同时,迁徙距离也对尾脂腺微生物群落组成产生影响,洲际迁徙和洲内迁徙的鸟类,其尾脂腺微生物群落组成存在显著差异。此外,分类学家族和物种对尾脂腺微生物群落组成也有一定影响,但相对较弱。
- 微生物多样性分析:研究结果显示,春季和秋季样本的微生物香农(Shannon)多样性相似,且洲际和洲内迁徙鸟类之间的香农多样性也没有差异。不过,隐士夜鸫(Hermit Thrush)的香农多样性显著低于其他 17 种鸟类 。
- 差异丰富的分类群:利用 ALDEx2 分析,研究人员发现春季和秋季之间只有两个差异丰富的微生物分类群,均属于拜叶林克氏菌科(Beijerinckiaceae)。coda4microbiome 分析确定了八个分类群,它们在区分春季和秋季样本方面具有较高的预测能力 。
研究结论与讨论
该研究表明,鸟类尾脂腺微生物群落组成受季节和迁徙距离的显著影响,而分类学家族和物种的影响相对较小。这一结果对于理解鸟类微生物介导的化学通讯具有重要意义。例如,季节变化可能通过影响鸟类的饮食、环境暴露等因素,进而改变尾脂腺微生物群落组成。迁徙距离的不同,使鸟类接触到不同的环境微生物,也可能导致尾脂腺微生物群落的差异 。
然而,研究也存在一些局限性。例如,研究人员没有直接分析鸟类的饮食,无法确定饮食变化与尾脂腺微生物群落变化之间的明确关系。此外,微生物群落的变化可能受到多种因素的综合影响,如宿主的生理状态、免疫系统等,这些因素在本研究中未得到充分探讨 。
总体而言,这项研究为鸟类尾脂腺微生物群的研究提供了重要的基础数据,揭示了季节和迁徙距离在塑造尾脂腺微生物群落组成中的关键作用。未来的研究可以进一步深入探讨影响尾脂腺微生物群的具体机制,以及微生物群变化对鸟类健康和行为的影响,这将有助于更全面地理解鸟类与微生物之间的共生关系,以及这种关系在鸟类生态和进化中的重要意义。