夏眠期间刺参肠道菌群结构、功能及与宿主互作特征研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41906098
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0604.生物海洋学与海洋生物资源
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Apostichopus japonicus is an important economic species in China, aquaculture development has been heavily influenced by the deterioration of aquacultural environment as well as high frequency of diseases, and aestivation is a high rate of disease stage. Research indicates that gut microbiota is playing a critical role in metabolic regulation and immune remodeling in dormant animals. Hence it is profoundly theoretic and practically significant to study the mutual regulation between sea cucumber and its gut bacteria during aestivation. In this project, we will reveal the composition shift and biological function of gut microbiota in A. japonicus during each aestivation stage, will screen out the core aestivation microbiome and key differentially expressed genes, will analyze the host intestinal mucosal physiologic , functional and metabolite response characteristics, and will explore the interaction characteristics of gut microbiota and host during aestivation by using high-throughput sequencing of 16S rRNA amplicons and metatranscriptome. The results are significant to mine the potential function of sea cucumber gut microbiota, to enrich the intestinal microecology of marine invertebrates and to provide basic theoretical reference for the optimal community structure of gut microbiota and healthy aquaculture in sea cucumbers.
刺参是我国海水养殖的重要经济物种,但养殖环境恶化导致的病害问题严重制约了产业发展,探索刺参与肠道菌群的互作调控有望成为解决这一问题的关键。夏眠是刺参应对高温环境的重要生存策略,肠道菌群在刺参夏眠代谢重组和免疫重塑中很可能发挥了重要作用,因此夏眠可视为探索自然状态下刺参肠道菌群与宿主互作的良好模型。本项目采用基于高通量测序平台的16SrRNA扩增子测序和宏转录组技术,揭示夏眠不同时期刺参肠道菌群的群落组成结构和基因功能的动态变化,筛选刺参肠道菌群的核心群系和关键差异表达基因;结合宿主肠道结构、功能及菌群代谢物的响应特征,挖掘肠道共生微生物在夏眠中与宿主互作特征,探讨夏眠背景下刺参与肠道菌群的共生关系。项目的开展对挖掘刺参肠道共生微生物群落功能具有重要意义,有助于丰富海洋无脊椎动物肠道微生态学,并为优化刺参肠道微生物群落结构和刺参绿色健康养殖提供理论参考。

结项摘要

夏眠是刺参应对高温环境的重要生存策略,肠道菌群在刺参夏眠代谢重组和免疫重塑中很可能发挥了重要作用,因此夏眠可视为探索自然状态下刺参肠道菌群与宿主互作的良好模型。本项目基于高通量测序平台的16SrRNA扩增子测序技术查明了夏眠不同阶段刺参肠道共生菌群的种群组成、物种多样性、群落结构变化特征,结果表明夏眠刺参肠道菌物种丰富度和多样性最低并伴随物种丰度变化:依赖外源营养细菌丰度下降而可分解宿主内源营养的细菌丰度升高;利用宏基因组测序技术查明了刺参夏眠不同阶段肠道菌群功能基因的组成、注释信息库功能基因的丰度差异并筛选了不同夏眠阶段组间具有统计学差异的功能基因。组织切片结果表明夏眠阶段的刺参肠道萎缩退化严重,尤其体现在粘膜层并伴随着可分泌酸性黏蛋白Ⅱ型黏液细胞增多。同时夏眠刺参表现出明显的消化酶和抗氧化防御酶活力下降,但蛋白类消化酶(胃蛋白酶和胰蛋白酶)活性升高。此外,进一步的酶活和基因表达研究表明夏眠期间刺参免疫防御反应加强。基于超高效液相色谱-电喷雾电离飞行时间质谱(UPLC-ESI-Q-TOF/MS)代谢组技术对不同夏眠阶段的刺参肠道内容物进行分析,共鉴定获得了424个代谢产物,并筛选了不同夏眠对比组的差异代谢产物。结果表明刺参在夏眠期间倾向于抑制糖类代谢、促进脂质代谢来满足能量供应,并以增加非酶类抗氧化分子这种高效节能的策略应对氧化应激反应。进一步的相关分析则表明部分代谢物与肠道菌群存在显著的相关关系,表明肠道菌群很可能参与了宿主的代谢调控过程。项目的实施探讨了夏眠背景下刺参与肠道菌群的共生关系,对挖掘刺参肠道共生微生物群落功能具有重要意义,有助于丰富海洋无脊椎动物肠道微生态学,并为优化刺参肠道微生物群落结构和刺参绿色健康养殖提供理论参考。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Metabolic response of the sea cucumber Apostichopus japonicus during the estivation-arousal cycles
海参夏眠-觉醒周期的代谢反应
  • DOI:
    10.3389/fmars.2022.980221
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Frontiers in Marine Science
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ye Zhao;Haona Wang;Han Wang;Yongrui Pi;Muyan Chen
  • 通讯作者:
    Muyan Chen
硫化物胁迫对刺参(Apostichopus japonicus)幼参的急性毒性效应及抗氧化防御系统的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    烟台大学学报(自然科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王昕宇;陶文卿;吕慧超;李秉钧;赵业
  • 通讯作者:
    赵业
刺参肠道组织结构及消化酶活性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    大连海洋大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涵;王浩娜;赵业
  • 通讯作者:
    赵业
刺参甜菜碱高半胱氨酸甲基转移酶 1 基因( bhmt1) 的 克隆、分析及其在低盐胁迫下的表达变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    烟台大学学报( 自然科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵业;卜少阳;王涵;崔 皓;郝志军;许润润;李诗浩;程亚秋;马 恬
  • 通讯作者:
    马 恬
Molecular and functional characterization of the luqin-type neuropeptide signaling system in the sea cucumber Apostichopus japonicus
海参芦荻型神经肽信号系统的分子和功能表征
  • DOI:
    10.1016/j.peptides.2022.170839
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Elsevier
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chenyi Li;Yingqiu Zheng;Xiao Cong;Huachen Liu;Kenneth B Storey;Muyan Chen
  • 通讯作者:
    Muyan Chen

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其他文献

刺参夏眠不同时期划分以及前肠各组织层厚度定量分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    海洋科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王天明;刘进;赵业;杨红生
  • 通讯作者:
    杨红生
基于CFD正交实验的引射雾化喷嘴仿真研究
  • DOI:
    10.13738/j.issn.1671-8097.2017.06.009
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    热科学与技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵业;袁瀚;李川;赵健;梅宁
  • 通讯作者:
    梅宁

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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