肠道微生物组在五趾跳鼠(Orientallactaga sibirica)干旱适应中的作用机制研究

本研究针对五趾跳鼠如何通过肠道微生物组适应干旱环境的科学问题，通过16S rRNA测序技术分析水剥夺实验组(EG)与正常饮水组(CG)的肠道菌群差异。研究发现，水胁迫显著改变菌群结构，提升α多样性(ACE/Chao/Shannon指数P<0.05)，增加短链脂肪酸(SCFAs)产生菌如Lachnospiraceae_NK4A136_group的丰度，并通过PICRUSt2预测发现代谢相关基因表达增强。该研究为动物干旱适应机制提供了新的微生物组视角，对极端环境生物保护具有重要启示。

　　

在广袤的干旱和半干旱地区，五趾跳鼠(Orientallactaga sibirica)展现出了惊人的生存能力。这种啮齿类动物分布于中国西部内蒙古和新疆等极端干旱区域，其适应机制一直是科学家关注的焦点。随着研究的深入，人们逐渐认识到肠道微生物组可能是动物适应恶劣环境的关键因素之一。然而，关于五趾跳鼠如何通过肠道菌群应对干旱胁迫，科学界仍缺乏系统性的认识。

内蒙古农业大学草地资源教育部重点实验室的研究团队在《BMC Microbiology》发表的研究，首次揭示了五趾跳鼠肠道微生物组在水胁迫条件下的动态变化规律。研究人员通过精心设计的对照实验，采用16S rRNA测序技术对水剥夺组和正常饮水组的粪便样本进行分析，结合PICRUSt2功能预测，系统阐释了肠道菌群在宿主干旱适应中的关键作用。

研究主要采用了三种关键技术方法：(1)野外捕获12只健康成年五趾跳鼠进行为期2周的适应性饲养；(2)设置水剥夺实验组(EG)和正常饮水对照组(CG)，在第1、5、11天采集粪便样本；(3)使用Illumina MiSeq平台对16S rRNA基因V3-V4区进行测序，通过α/β多样性分析和LEfSe等方法解析菌群变化。

体重变化与实验设计

研究发现水胁迫显著影响五趾跳鼠体重(F_day×group=138.633, P<0.001)，从第4天起实验组体重显著低于对照组(F=6.717,P=0.027)。这一现象提示宿主可能通过增强分解代谢来应对水分短缺。

肠道菌群组成差异

在门水平上，厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota)占主导地位(>85%)。水胁迫导致厚壁菌门相对丰度从59.03%降至46.64%，而拟杆菌门从26.97%增至42.86%。在属水平上，乳杆菌属(Lactobacillus)受影响最显著，其丰度从43.28%骤降至1.09%。

α与β多样性分析

第5天起实验组α多样性指数(ACE/Chao/Shannon)显著高于对照组(P<0.05)。PCoA分析显示两组菌群结构差异显著(P=0.001)，实验组在第5天和第11天的样本聚类紧密。

功能预测与标志物识别

PICRUSt2预测显示实验组代谢相关基因表达随胁迫时间延长而增强。LEfSe分析鉴定出32个生物标志物，如EG11组的拟杆菌属(Bacteroides)和瘤胃球菌属(Ruminococcus)等SCFAs产生菌显著富集。

这项研究揭示了五趾跳鼠通过三重机制适应干旱：(1)增加菌群α多样性提升代谢潜力；(2)调控Firmicutes/Bacteroidota比例优化水分利用；(3)富集SCFAs产生菌增强能量获取。这些发现不仅为动物干旱适应提供了新的微生物组视角，也为开发基于微生物组的干旱适应策略奠定了理论基础。特别值得注意的是，乳杆菌属的剧烈变化提示其可能作为干旱敏感的生物标志物，而Lachnospiraceae_NK4A136_group等菌属的富集则可能成为改善动物干旱耐受性的潜在靶点。

研究还提出了若干值得深入探讨的问题：不同干旱适应策略的物种是否具有保守的微生物组特征？微生物组变化是干旱适应的原因还是结果？这些问题的解答将进一步推动极端环境生物学研究的发展。