麝肠道微生物菌群的组成和结构

FIGURE 1 | Boxplotand rarefaction curves of operational taxonomic units (OTUs).

2、健康和腹泻的森林麝之间微生物多样性的差异分析

麝鹿粪便样本中Alpha多样性指数（Ace，Chao 1，Simpson和Shannon）（图2）和健康和腹泻的样本β多样性指数统计结果显示：HMD和MMD之间的Ace、Chao 1、Simpson和Shannon指数存在显著差异（P <0.05）。MMD和SMD之间没有显著性差异。HMD和SMD的比较发现有显著性差异（P <0.05）。

FIGURE 2 | Boxplot ofAlpha-diversity indices. Alpha diversity indexes are composite indexesreflecting abundance and consistency.

β多样性用于分析物种组成的时间和空间变化，反映群体间细菌群落是否存在差异。NMDS图显示了微生物群落的不同，并揭示了腹泻和健康麝鹿之间的独特结构（图3）。

FIGURE 3 | Non-metricmultidimensional scaling (NMDS) analysis.

组间和组内β距离在箱型图中显示（图4），结果表明HMD和MMD组（图4A）之间以及HMD和SMD组之间细菌群落的极显著差异（图4B）（ P <0.01）。

FIGURE 4 | Box plot ofInter-group and Intra-group Beta distance (ANOSIM Analysis).

3、核心微生物组成及相对丰度

物种分类柱状图是表示HMD、MMD和SMD样本中物种的组成及对应物种在该样本中的相对丰度。HMD、MMD和SMD样本中在门水平和属水平相对丰度前10的物种如图5所示。无论是否存在腹泻的样本中，厚壁菌和拟杆菌都是主要的优势菌。然而，健康森林麝的粪便中厚壁菌的相对丰度明显高于腹泻麝。厚壁菌是构成食物中纤维素分解代谢并将纤维素降解为宿主挥发性脂肪酸的主要细菌类型。此外，厚壁菌门还可以调节体内免疫反应，抑制病原体的侵袭和预防肠道炎症。腹泻麝肠道中厚壁细胞丰度的减少可能会同时降低该物种的消化生理功能。另外，β多样性的比较显示，健康和腹泻森林麝的细菌群落差异极显著，这与麝的异常消化生理功能有关。HMD、MMD和SMD三组不同样本之间共有OTU和特有OTU数量如图6所示。

FIGURE 5 | Histogram of relativeabundance. The x-axis represents groups and the y-axis represents relativeabundance presented as percentage.

FIGURE 6 | Venn diagram.

4、健康与腹泻森林麝的显著差异分析及功能基因预测

LefSe分析表明（图7），在属的水平上，MMD组与HMD和SMD组之间显著性差异较大的菌种为埃希氏菌 – 志贺氏菌。埃希氏菌属 – 志贺氏菌是常见的病原体，其主要的传播途径包括：受感染对象的粪便、食物和含有细菌的水。该病原体可引起结肠粘膜炎症，导致腹痛、腹泻和形成粘膜粪便等症状。因此，用于喂养麝的食物和水以及粪便管理是减轻轻度腹泻的关键。另外，SMD组与HMD和MMD组之间显著性差异较大的菌种为梭杆菌。梭杆菌是炎症性微生物，它可抑制体内T细胞应答并促进炎性因子的表达。比较MMD组和SMD组，可以推测Fusobacterium可能在轻度腹泻的背景下增殖并成为主要病原体。因此，森林麝的肠道生理紊乱与其主要病原体的类型是存在一定的相关性的。

FIGURE 7 | LefSe analysis.

使用PICRUSt软件通过比对16S测序数据获得的物种组成信息，推测样本中的功能基因组成，从而分析不同样本或分组之间在功能上的差异（图8）。与HMD相比组，免疫疾病代谢途径中功能基因的丰度在腹泻森林麝中显著增加。肠道微生物的存在可以刺激宿主免疫系统的发育，增强宿主免疫功能，禁止病原微生物入侵。而肠道微生物引起的腹泻可以影响宿主的免疫能力，从而增加对免疫疾病的易感性。此外，它还可能对宿主中生物系统的细胞免疫过程和代谢途径产生影响。更加深入的研究还需以宏基因组分析来确认基因功能信息的准确性。

FIGURE 8 | (A) The abundance ratio ofdifferent functions between HMD and MMD. (B) The abundance ratio of differentfunctions between HMD and SMD.