肠道微生物在机体维持健康中发挥重要的作用,其群落组成受到内源和外源因素的影响。内源因素包括遗传、性别等因素;外源因素包括季节、空间等环境因子。鸟类由于具有飞翔能力,可以大范围、远距离传播和扩散微生物,因此其肠道微生物的研究倍受关注,特别是集群水鸟的肠道微生物研究已经成为关注的热点。迁徙水鸟肠道微生物多样性及其维持机制和功能解释将成为水鸟生态学研究的一个重点领域。本文以长江中下游流域的升金湖和菜子湖的越冬白头鹤(Grus monacha)为对象,采用非损伤技术获得粪便样品,并提取寄主粪便的总DNA,通过高通量测序技术(Illumina HiSeq)平台,进行16S rRNA高变区的PCR扩增测序,并进行生物信息学的分析,研究地理格局、季节动态、环境等因素对寄主肠道微生物群落复合体结构和功能的影响,阐明越冬白头鹤肠道微生物群落的组成特点和功能的响应。并取得以下主要结果:(1)越冬白头鹤肠道微生物优势微生物群落的组成主要由厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)。升金湖白头鹤肠道微生物群落中厚壁菌门占绝对优势,而菜子湖白头鹤肠道微生物中厚壁菌门和变形菌门的相对丰富度都比较高;升金湖越冬白头鹤肠道中的厚壁菌门的相对丰度随越冬期的推进显著增加,而变形菌门随越冬期的推进显著减少;菜子湖越冬白头鹤肠道中厚壁菌门相对丰度增加时,拟杆菌门的相对丰度相对减少。放线菌门的相对丰度随着越冬期的进行有显著的增加。此外,根据变差分析的结果显示,地理位置的变化对越冬白头鹤肠道微生物群落组成的影响最大,其次是季节变化,最后为食物差异。(2)基于16SrRNA测序数据,通过PICRUSt对微生物功能进行预测,结果表明越冬白头鹤肠道微生物的功能主要与物质和能量代谢有关。在空间水平上,两湖泊间白头鹤肠道微生物预测功能氨基酸代谢和能量代谢相关微生物都有明显差异菜子湖白头鹤肠道微生物预测功能氨基酸代谢明显高于升金湖,而升金湖越冬白头鹤肠道微生物能量代谢功能生物明显的高于菜子湖。在季节变化水平上,升金湖和菜子湖白头鹤肠道微生物基因预测功能随着越冬期的进行没有显著变化。(3)NMDS分析和相似性分析都表示性别的差异对肠道微生物的组成有一定的影响。但是Lefse分析在门水平上不同性别间并未检测到显著性的差异,并且在属的水平上仅有2个属有显著差异,且属的相对丰富度较低(<0.1%)。在雌性体内乳酸菌占有绝对优势,而在雄性体内螺旋杆菌占有绝对优势。(4)越冬白头鹤与同一栖息地的越冬白额雁的肠道微生物的基本组成是由厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门等。通过alpha多样性分析和beta多样性分析,说明了越冬白头鹤和越冬白额雁肠道微生物的结构组成存在显著性的差异,并且越冬白额雁的alpha多样性指数明显的高于越冬白头鹤的alpha多样性指数。两种迁徙鸟类肠道中存在病原菌类,其中人类共感染的肠道微生物包括螺杆菌属(Helicobacter),梭菌属(Clottridium),肠球菌属(Enterococus),分支杆菌属(Mycobacterium)和红球菌属(Rhodoccus)。