霉菌毒素与草甘膦残留对欧洲黇鹿肠道微生物组及耐药基因组的影响研究

《iScience》：Impact of mycotoxins and glyphosate residue on the gut microbiome and resistome of European fallow deer

　　本研究针对环境毒素（如玉米赤霉烯酮ZEA、黄曲霉毒素AFs、脱氧雪腐镰刀菌烯醇DON、伏马毒素FB1及草甘?lyphosate）对野生动物肠道微生态的潜在威胁，通过宏基因组学分析黇鹿肠道样本，揭示毒素暴露与微生物多样性、耐药基因（ARGs）丰度的关联。结果表明，ZEA降低α多样性，AFs则提升多样性；毒素水平变化显著影响核心菌属丰度及ARGs表达，并成功组装5个完整细菌基因组。研究为理解环境毒素-微生物组-宿主健康互作提供新视角，对野生动物保护及One Health策略具重要启示。

　　

随着气候变化与农业活动加剧，霉菌毒素和除草剂残留对野生动物健康的威胁日益凸显。这些毒素通过污染饲料进入动物体内，不仅直接损害器官功能，还可能扰乱肠道微生物的平衡，进而影响宿主的营养代谢、免疫应答甚至抗药性发展。欧洲黇鹿（Dama dama）作为典型的反刍动物，其复杂的肠道微生物系统在毒素解毒中扮演关键角色，但长期暴露于多种毒素的叠加效应仍不明确。为此，匈牙利研究团队在《iScience》发表最新研究，通过高通量测序技术揭示了霉菌毒素和草甘膦残留对黇鹿肠道微生物组及耐药基因组的深远影响。

研究团队采用宏基因组测序、毒素浓度检测（HPLC/LC-MS）及统计学建模，对15只雌性黇鹿肠道样本进行多维度分析。样本按玉米赤霉烯酮（ZEA）暴露水平分为低、中、高三组，同步检测黄曲霉毒素（AFs）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、伏马毒素FB1及草甘膦残留。通过α多样性（逆辛普森指数）、β多样性（Bray-Curtis距离）评估微生物群落结构，并利用CARD数据库注释耐药基因（ARGs）。

结果

解剖与毒素分析

黇鹿肠道内容物中ZEA、AFs、DON、FB1及草甘膦均被检出，其中高ZEA组（>30 ng/g）个体伴随肝脏硬度增加、肾脏多灶性病变等病理特征（表1-2）。

ARGs丰度变化

线性模型显示，ZEA浓度与ARGs的FPKM（每千碱基每百万片段）呈正相关（β=0.013, p=0.001），而AFs浓度呈负相关（β=-0.096, p=5.94×10^-6），其他毒素未引起显著变化（表3）。ARGs数量未见显著波动，提示毒素主要影响基因表达而非多样性（表4）。

样本内多样性分析

高ZEA组α多样性降低，逆辛普森指数异常样本TA17为年轻个体且无肝肾病变（图1）。AFs浓度与α多样性正相关（β=10.239, p=0.004），体重较高个体亦显示更高多样性（表5）。

样本间多样性分析

PCoA分析显示ZEA水平组间β多样性无显著差异（p=0.175），但群落结构存在异质性（图2）。

核心微生物组分析

ZEA水平变化显著影响链霉菌（Saccharopolyspora）、高温放线菌（Thermoactinomyces）、红球菌（Rhodococcus）等核心菌属丰度（图3-4）。AFs浓度升高导致22个属丰度变化，其中假单胞菌（Pseudomonas）等机会致病菌减少。

完整细菌基因组

从宏数据中组装出5个高质量基因组，包括双歧杆菌（Bifidobacterium pseudolongum）、大肠杆菌（Escherichia coli SE11）及与农场肺病相关的放线菌（Saccharopolyspora rectivirgula）（表6）。

讨论与结论

本研究首次系统揭示黇鹿肠道微生物组对多种环境毒素的响应模式：ZEA通过抑制部分菌群降低多样性，而AFs可能激活解毒菌株（如红球菌、不动杆菌）促进多样性提升。草甘膦虽未显著改变整体多样性，但可抑制假单胞菌等潜在致病菌。耐药基因丰度与ZEA暴露正相关，提示毒素可能驱动耐药性传播风险。组装获得的完整基因组为后续功能研究提供资源。研究局限包括样本量较小、仅聚焦雌性个体及短期暴露效应，未来需结合长期监测与多组学验证。这些发现为野生动物保护、反刍动物健康管理及环境毒素风险评估提供了关键科学依据。