近日，山东大学生命科学学院王德华教授课题组在生态学主流学术期刊Journal of Animal Ecology上在线发表了题为“Host seasonal trophic strategies linked to dietary‐microbiota coupling: A potential mechanism mediating the coexistence of sympatric small rodents”的论文。该研究以内蒙古典型草原同域分布的植食性布氏田鼠（Lasiopodomys brandtii）和食谷类的长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）为研究对象，通过系统比较季节变化中两种食性不同的啮齿动物的食物、肠道菌群及发酵功能的动态，揭示了宿主的营养策略与食物和肠道微生物组之间耦合强度与功能效果有关，肠道菌群在野生哺乳动物群落营养生态位分化和生态共存中占有重要地位。该研究为理解群落中的物种共存机制提供了新见解。

同域物种的共存机制长期以来一直备受学术界关注。然而，目前尚不清楚经历相同季节条件的同域物种是否表现出趋同或宿主特异性的肠道微生物群反应。内蒙古草原的布氏田鼠和长爪沙鼠是同域分布但具有不同的营养策略，是研究物种共存机制的好模型。研究人员通过野外季节性采样，整合三个季节的植物DNA元条形码分析、肠道微生物群分析和微生物功能输出，系统解析了肠道菌群在两个物种长期共存中的作用与影响。

图1 布氏田鼠和长爪沙鼠同域分布（摄影：王一凡）

通过植物DNA宏条形码技术（trnL）分析了春、夏、秋三个季节72只野生啮齿动物的胃内容物，结果显示布氏田鼠全年以禾本科和莎草科植物为主，春季以赖草属（Leymus）和苔草属（Carex）植物为主，夏季食谱多样化，秋季又回归苔草属、针茅属等纤维丰富的植物，表现出典型的植食性专食特征。长爪沙鼠则表现出鲜明的季节性食谱更替，春季以藜属（Chenopodium）和虫实属（Corispermum）植物为主，夏季转向鹅绒藤属（Cynanchum）植物，秋季大量摄食猪毛菜属（Salsola）和锦鸡儿属（Caragana）植物，呈现明显的种子利用策略。

图2 两种啮齿动物的季节性食物组成差异

尽管生活在同区域、经历相同的大环境季节变化，两种动物的肠道菌群具有显著差异。布氏田鼠和长爪沙鼠的肠道菌群在门水平均由少数优势门主导，布氏田鼠以Firmicutes和Bacteroidota为主，长爪沙鼠的菌群结构与之高度相似并包含Actinobacteriota。门水平的季节变化有限，且Firmicutes/Bacteroidota的比值在种内于各季节稳定。在属水平上，Muribaculaceae和Lachnospiraceae_NK4A136_group为两物种最优势属。种间差异显著且随季节变化，布氏田鼠的菌群以纤维降解菌（如Ruminococcus、Treponema、Prevotella）为特征，而长爪沙鼠则富集了更多代谢灵活的类群（如Alistipes、Oxalobacter）。

通过物种累积曲线和稀释分析表明测序深度足以捕获各季节样本的菌群多样性。α多样性分析显示两物种季节模式相反。布氏田鼠夏季群落丰富度最低，春秋差异不显著，而春与夏、秋与夏差异显著。长爪沙鼠春季丰富度最高，夏秋差异不显著，而春与夏、春与秋差异显著。β多样性方面，NMDS与聚类结果均显示两物种肠道菌群组成夏秋相似、春季与夏秋明显分离，且秋季样本的个体间相似聚类较夏季更明显。

图3 布氏田鼠和长爪沙鼠肠道菌群多样性的季节变化

研究还测定了盲肠内容物短链脂肪酸（SCFAs）和纤维素酶活性。布氏田鼠的菌群功能随季节显著波动，春季乙酸、丙酸、丁酸浓度达到峰值，与鲜嫩禾草的可发酵纤维增多相呼应，而长爪沙鼠虽然菌群结构发生明显季节更替，其SCFA浓度和纤维素酶活性却保持相对稳定。这种“分类学可塑、功能性稳定”的特征，体现了长爪沙鼠对多变资源的代谢缓冲能力。

综上所述，在相同的季节环境下，宿主肠道菌群的响应并非由环境单一决定，而是宿主的营养策略塑造了菌群的结构与功能。该研究揭示了季节性食物和肠道菌群的共同作用可能是介导同域啮齿动物共存的关键机制。

山东大学生命科学学院博士生常宏磊为论文第一作者，王德华教授为通讯作者。山东大学助理研究员王新星、冉明雪，博士后顾晨，博士生邹德生、徐瑞萍，研究生郑帅、王通、赵一霏等参与了该研究，研究得到国家自然科学基金（32330012、32270508）以及山东大学生命科学学院“双一流”建设经费资助。

论文链接：https://doi.org/ 10.1111/1365-2656.70383