管角螺Hemifusus tuba (Gmelin, 1791) 是一种重要的商业性海洋腹足类，其个体发育过程中存在食性转变，从卵囊营养（卵黄营养）转为草食性，最终终生转为肉食性。其共生微生物群如何响应这种摄食习性的转变在很大程度上尚未探索。本研究采用16S rRNA扩增子测序技术，对管角螺三个食性阶段（CK，卵囊营养或卵黄营养；He，草食性；Ca，肉食性）的共生微生物群的分类组成、多样性和功能进行了预测。从14个文库中，共计获得457,412条高质量读长，聚类形成12,091个操作分类单元（OTUs），鉴定出38个门下的811个属。其中五个优势门（变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门和浮霉菌门）占总丰度的99%，构成了核心微生物群。α多样性从CK组到He组增加，并在Ca组达到峰值，而β多样性分析始终将Ca组与CK组和He组分开，表明向肉食性转变后微生物群发生了重组。在摄食习性转变过程中，变形菌门和浮霉菌门的丰度增加，而拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门的丰度下降。线性判别分析效应大小（LEfSe）分别将生丝微菌目/慢生根瘤菌科、伯克氏菌目/β-变形菌纲和红杆菌目/玫瑰杆菌科鉴定为CK、He和Ca阶段的生物标志物。PICRUSt2功能预测表明，CK组富集了色氨酸和丁酸代谢以及脂肪酸降解，而Ca组则富集了甲烷和丙酮酸代谢以及三羧酸（TCA）循环。这些与饮食相关的微生物组变化可能促进了摄食习性转变过程中的营养利用和能量代谢，并为管角螺驯化中的饲料优化提供了微生物候选对象。
## 管角螺幼体食性转变过程中共生微生物群的变异谱系研究
本研究针对管角螺
Hemifusus tuba (Gmelin, 1791) 幼体在个体发育过程中独特的食性转变现象，系统探究了其共生微生物群随之发生的动态变化。管角螺是一种具有重要经济价值的海洋腹足类养殖物种，其幼体发育需经历从依赖卵囊内营养（卵黄营养）到摄食底栖硅藻（草食性），最终终生捕食双贝类组织（肉食性）的显著食性转变。尽管饮食是塑造动物共生微生物群结构和功能的关键驱动因素，但针对软体动物在个体发育食性转变过程中微生物群动态变化的研究仍然匮乏。特别是，关于微生物群如何响应从卵黄营养到草食性再到肉食性的连续转变，哪些特定微生物类群与特定食性阶段相关，以及微生物群落组装过程和预测的功能表型在此转变期间如何变化，尚不清楚。这些知识缺口限制了我们对海洋腹足类饮食转变与共生微生物群关系的理解，也制约了基于微生物组策略在管角螺水产养殖中的潜在应用。
为解答上述问题，研究人员开展了一项基于16S rRNA基因全长扩增子测序的研究。实验在惠州大学水产养殖系统中进行，管角螺亲本产卵后，卵囊被转移至受控环境（温度23 ± 0.5 °C，盐度27 ‰ ± 1‰）中培养。根据发育状态，将幼体分为三个组：CK组（约孵化45天，仍处于卵囊内，依赖卵囊液营养）、He组（孵出后喂食小球藻3天）和Ca组（随后喂食新鲜蛤肉5天）。由于幼体个体过小，研究人员取整个软体部（去壳后）作为研究材料，而非解剖肠道。每个组设置五个生物学重复（每个重复由五只幼体混合而成），在He组中有一个重复因离群被剔除，最终保留四个重复。研究人员提取了14个样本的微生物DNA，对细菌16S rRNA基因的V1-V9全长区域进行扩增和测序，共获得457,412条高质量读长，聚类产生12,091个OTUs。生物信息学分析包括α多样性（如Observed物种、Chao1、Shannon指数）、β多样性（基于Bray-Curtis和UniFrac距离的PCoA分析）、差异物种分析（Tukey’s HSD检验）和生物标志物识别（LEfSe分析），并使用PICRUSt2对微生物群功能进行了预测。统计分析在R环境中完成。
研究结果揭示了管角螺共生微生物群随食性转变发生的系统性重组。**核心微生物群组成与食性相关的重构**分析表明，无论食性如何变化，变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门和浮霉菌门这五个优势门始终占据总丰度的99%，构成了一个稳定的核心微生物组框架。然而，它们的相对丰度在不同食性阶段发生了显著变化：随着从卵黄营养向草食性再向肉食性转变，变形菌门和浮霉菌门的丰度逐渐增加，而拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门的丰度则逐渐下降。**食性特异性微生物标志物与功能重配**分析通过LEfSe鉴定出三个阶段的微生物生物标志物。卵黄营养阶段（CK）的标志物是生丝微菌目及其下的慢生根瘤菌科，属水平上以慢生根瘤菌属和沉积物杆菌属为主。草食性阶段（He）的标志物是伯克氏菌目及β-变形菌纲，其中伯克氏菌属的相对丰度显著增高。肉食性阶段（Ca）的标志物是红杆菌目及玫瑰杆菌科，包括短杆菌属和鲁杰氏菌属在内的相关属丰度显著升高。功能预测结果显示，CK组富集了色氨酸代谢、丁酸代谢、脂肪酸降解、丙酸代谢、氮代谢和苯甲酸降解等通路，提示在卵囊营养阶段，微生物可能参与宿主对卵黄源脂质和蛋白质的降解与利用。He组则预测富集了戊糖磷酸途径等，可能与处理藻类来源的碳水化合物有关。Ca组显著富集了甲烷代谢、丙酮酸代谢和TCA循环等通路，这与肉食性饮食下蛋白质和脂质底物丰富，需要更高效的能量提取和中心碳代谢相匹配。**微生物多样性的渐进式增加**分析发现，α多样性指数（如Observed物种、Chao1、Shannon指数）呈现从CK组到He组再到Ca组逐步升高的趋势，其中Ca组的丰富度和多样性显著高于CK组。β多样性分析（PCoA）则明确显示，Ca组的微生物群落组成与CK组和He组存在显著且持续的分离，表明转向肉食性饮食是微生物群落组装的一个主要转折点。这些模式表明，随着个体发育和食性转变，微生物暴露机会增加，可利用的饮食底物复杂性提高，驱动了共生微生物群的丰富度、多样性和群落结构发生连续变化。
研究讨论部分指出，本研究首次全面刻画了管角螺幼体在三个食性阶段微生物群的演替过程，揭示了伴随从卵黄营养到草食性最终到肉食性的食性转变，微生物群在分类学和功能上发生的协同重组。研究结果证实饮食转变与微生物多样性的渐进性增加、肉食性阶段显著的群落组成分化以及代谢途径的功能重配密切相关，凸显了宿主营养策略与微生物组组装在个体发育过程中的紧密耦合。然而，研究也存在局限性：He组样本量较小；功能预测基于16S rRNA数据，未经实验验证；未能完全分离宿主基因型与饮食的效应。
研究结论部分总结道：本研究证实了管角螺的共生微生物群在从卵黄营养向草食性和肉食性转变的过程中经历了阶段依赖性的重组，表明饮食转变是早期发育过程中微生物群落组装的重要驱动因素。与饮食相关的微生物生物标志物的鉴定进一步表明，共生微生物群可能在个体发育食性转变的营养适应中发挥作用。然而，He组在剔除一个离群样本后仅保留了四个样本，且基于PICRUSt2的功能预测未经实验验证。未来的研究应利用多组学技术和靶向实验验证这些预测的功能，并分离关键的候选指示菌株，以评估其在管角螺营养和水产养殖中的潜在应用。
