摘要
小管福寿螺(Pomacea canaliculata) 是原产于南美洲的淡水螺类，目前入侵中国长江以南大部分地区，喜食水稻秧苗等农作物，严重威胁入侵水域附近的农作物与其他水生植物。2003年，小管福寿螺被列入首批入侵中国的16种“危害极大的外来物种之一”。2012年，中国农业农村部将其列为第一批国家重点管理外来入侵物种。 研究动物的食性，对理解动物与其生存环境之间相互作用下的生态和进化有重要意义。通过入侵动物的食物组成特征可以了解该入侵物种对入侵地生态群落造成的影响。本研究采用DNA宏条形码技术分析不同生境中小管福寿螺食性以及摄食的季节性变化，结合非靶向代谢组学技术检测不同生境小管福寿螺肠道内容物代谢物差异，揭示不同生境对小管福寿螺代谢物的影响，以期深入了解入侵福寿螺的摄食生态习性及其对环境的适应性机制。本研究得到的结果包括以下三个方面: 1.基于18SrRNA基因、线粒体COI基因和叶绿体rbcL基因，利用高通量测序技术对来自不同生境的32个小管福寿螺肠道内容物开展食性分析。结果表明池塘、河流和沟渠生境中小管福寿螺的主要食物包括链形植物门(Streptophyta)、绿藻门(Chlorophyta)、褐藻门(Phaeophyceae)。不同生境小管福寿螺食物组成结构具有显著差异，并且雌螺和雄螺的食物多样性和食物组成结构也存在显著差异，这可能与雌雄螺的摄食行为不同有关。小管福寿螺的食物组成与肠道菌群组成存在相关性，变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)与硅藻门(Bacillariophyta)显著相关，变形菌门中的菌属能够分解大量多糖类物质，厚壁菌门与碳水化合物、多糖、糖和脂肪酸的分解有关，推测小管福寿螺肠道菌群的变形菌门、厚壁菌门可能与硅藻门食物有关。基于扩增子的高通量测序技术可成功应用到小管福寿螺的食性分析中。其中18S rRNA基因能够检出小管福寿螺食物组成中的植食性食物以及动物性食物。相较于线粒体COI基因和叶绿体rbcL基因，覆盖范围更广，检出的物种类群更多。 2.利用非靶向代谢组学研究秋季不同生境(池塘、沟渠和河流)28个小管福寿螺的代谢物。不同生境下小管福寿螺肠道内容物中的代谢物存在差异，共筛选出654种不同的差异代谢物。池塘组中小管福寿螺生物喋呤(Biopterin)和尿苷(Uridine)均显著高于沟渠组。河流组中乙酸苯酯(Phenyl acetate)和墨蝶呤(Sepiapterin)均显著高于沟渠组。河流组小管福寿螺中奎宁酸(Quinic acid)显著高于池塘组。沟渠与河流生境小管福寿螺的差异代谢物主要富集到柠檬酸循环代谢通路。河流与池塘生境小管福寿螺的差异代谢物主要富集到花生四烯酸代谢通路。沟渠与池塘生境小管福寿螺的差异代谢物主要富集到氨基酸生物合成代谢通路。不同生境小管福寿螺代谢物缬氨酸(L-Valine)、亚油酸(Linoleic acid)与肠道菌群乳球菌属(Lactococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)高度正相关，推测肠道微生物芽孢杆菌属和乳酸菌属可能与小管福寿螺的生长代谢有关。不同生境小管福寿螺代谢物如鸟嘌呤核苷(Guanosine)与不同生境小管福寿螺的食性如菱形藻属(Nitzschia)、棕鞭藻属(Ochromonas) 高度相关,推测食性会影响小管福寿螺的营养和代谢。 3.本研究基于18SrRNA基因，利用高通量测序技术研究不同生境(池塘、沟渠和河流)98个小管福寿螺样本的食性季节性变化，结果表明冬季池塘、沟渠和河流生境小管福寿螺食物组成丰富度均为最低，与该生境冬季植物食物资源短缺、低温条件下小管福寿螺摄食活动减慢有关。冬季池塘、河流和沟渠生境小管福寿螺的食物组成多样性较高，这可能是应对食物匮乏的一种适应性策略。夏季池塘生境共球藻纲(Trebouxiophyceae)、小球藻属(Chlorella)等藻类食物显著富集。夏季和秋季河流生境的小管福寿螺食物组成中均有硅藻门食物富集，固着藻类以夏季和秋季种类和数量最多，食物利用率高。秋季沟渠生境小管福寿螺的食物组成中鞘翅目(Coleoptera)、象甲科(Curculionidae)显著富集，提示小管福寿螺可能取食其浮游卵、幼虫，或直接取食成虫，也可能是存在于水体中的尸体被小管福寿螺摄食。 本研究基于高通量测序技术，探讨了宏条形码在小管福寿螺食性研究中的可行性，结果表明宏条形码技术作为小管福寿螺食性分析的有效工具，同基于形态学的食性分析相比，具有更高的食性鉴别潜力。小管福寿螺的食性存在显著的季节差异，在冬季小管福寿螺的食物组成多样性较高，可能是应对食物匮乏的一种适应性策略。此外，结合非靶向代谢组学技术发现小管福寿螺肠道菌群与小管福寿螺的生长代谢有关，小管福寿螺的食性会影响其营养和代谢。这些研究结果有助于了解入侵生物小管福寿螺的食性特征，丰富小管福寿螺摄食生态功能研究，也为今后小管福寿螺的防治和管理提供理论参考。
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