评估鱼类黏孢子虫的多样性：基于显微镜的检测与高通量扩增子测序对比

《International Journal for Parasitology》：Assessing myxozoan diversity in fish: microscopy-based detection versus high-throughput amplicon sequencing

　　

丁鹏|张小毅|邵恩邦|周帆|刘阳

中国山东省济宁市微山县微山湖，青岛农业大学海洋科学与工程学院，266237

摘要

准确评估黏孢子虫（刺胞动物门）的多样性一直是一项重大的分类学挑战。本研究通过对中国微山湖中采集的108条野生鱼类的942个器官样本进行全面检测，比较了基于显微镜的检测方法与高通量扩增子测序法的有效性。通过对各种鱼类器官的宏观和微观观察，仅在20.4%的鱼类中发现了三种黏孢子虫物种，而扩增子测序则在所有宿主体内都实现了100%的检测率，并识别出12,672个高质量的扩增子序列变异体，这些变异体至少代表了102种不同的黏孢子虫物种。其中57种可以与参考序列匹配，而剩下的45个谱系则可能是尚未被描述的物种。不同宿主之间的物种丰富度差异显著（每种鱼类从24种到77种不等），不同器官之间的物种丰富度也有所不同（在同一鱼类中，每种器官类型从2种到47种不等），其中鳃部的物种多样性最高。有70种物种在两种或更多鱼类中被发现，77种物种在多个器官中被检测到。我们的研究结果表明，基于显微镜的调查大大低估了黏孢子虫的多样性，同时也为未来大规模开展黏孢子虫的生态学和病理学研究提供了首个定量分析框架。

引言

黏孢子虫是刺胞动物门中的一类专性寄生虫，全世界约有3,000种（Whipps等人，2026年）。虽然有一些物种会寄生在两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物身上，但大多数黏孢子虫主要感染鱼类（Okamura等人，2015年）。黏孢子虫具有三种生命周期模式：Enteromyxum属的物种具有单宿主单阶段的生命周期，即仅有一个宿主（鱼类）和一个阶段（黏孢子）（China等人，2013年；Picard-Sánchez等人，2020年）；大多数黏孢子虫具有双宿主双阶段的生命周期，即有两个宿主（鱼类和水生环节动物）以及两个阶段（黏孢子和动孢子）（Eszterbauer等人，2015年；Zhao，2017年）；最近的研究还发现Myxobolus honghuensis可以通过其宿主的卵细胞实现垂直传播（Wang等人，2020年；Yang等人，2021年；Zhou等人，2026年）。黏孢子虫会感染淡水鱼和海水鱼的多种组织和器官（Chen和Ma，1998年；Fiala和Barto?ová，2010年）。尽管大多数物种不会对其鱼类宿主造成严重的病理损害（Lom和Dyková，2006年），但某些物种却是重要的寄生病原体，会影响宿主的生长和发育，降低鱼类的商业价值，在极端情况下还会导致水产养殖和野生鱼类种群的大规模死亡（Longshaw等人，2005年；Saha和Bandyopadhyay，2017年；Zhang等人，2018年）。

揭示自然生态系统中的黏孢子虫多样性长期以来一直是寄生虫学家的主要研究目标。1825年，Jurine在白鱼Coregonus fera的肌肉中首次发现了黏孢子虫。从那以后，从鱼类宿主体内分离并鉴定出的物种数量不断增加。到1998年，中国已记录有575种黏孢子虫，其中包括213种新描述的物种（Chen和Ma，1998年）；全球范围内，到2006年记录的物种数量约为2,180种（Lom和Dyková，2006年），到2018年这一数字已超过2,600种（Okamura等人，2018年）。截至2026年，已描述的黏孢子虫物种数量已超过3,000种（Whipps等人，2026年）。然而，研究人员普遍认为，实际多样性仍然被严重低估（Lom和Dyková，2006年；Naldoni等人，2011年；Hartikainen等人，2016年）。早期的大多数研究主要是通过观察成熟的孢子来检测黏孢子虫（Lom和Arthur，1989年；Lom和Dyková，2006年）。但由于黏孢子虫在其鱼类宿主体内会经历复杂的发育过程（Longshaw，2004年；Rangel，2016年），鱼类体内的未成熟孢子，尤其是处于发育阶段的孢子，常常被忽视，这使得全面评估变得十分困难。基于对宿主范围的推断，Naldoni等人（2011年）提出，仅南美洲就可能存在超过16,000种黏孢子虫。然而，由于方法上的限制，这一预测并未得到实证支持。如今，高通量扩增子测序技术的发展为探索这种隐藏的多样性提供了有力的手段（Matiz-González等人，2025年；Damnjanovi?等人，2025年）。Hartikainen等人（2016年）利用该技术从淡水、海水以及粪便样本的环境DNA中扩增黏孢子虫标记物，共鉴定出107个操作分类单元，其中只有7%对应于已知序列。这项研究提供了分子证据，表明自然生态系统中有大量黏孢子虫物种尚未被发现。

为了更准确地评估黏孢子虫多样性被低估的程度，本研究采用了两种互补的方法——基于显微镜的成熟孢子检测和高通量扩增子测序——对微山湖五种鱼类中的黏孢子虫进行了调查。通过直接比较这两种方法得到的结果，可以为未来评估黏孢子虫物种丰富度提供概念框架和方法模板。

章节节选

样本采集

本研究共从中国山东省济宁市微山县微山湖（北纬34°36′26″，东经117°22′24″）采集了108条鱼类标本，涵盖五种不同的鱼类（图1）。这些标本包括2条草鱼Ctenopharyngodon idella（总长度为18.8-19.5厘米），8条鲤鱼Cyprinus carpio（总长度为40.5-48.3厘米），15条青鱼Culter alburnus（总长度为15.7-22.9厘米），以及25条黄鲶鱼Tachysurus

本研究中鱼类标本中黏孢子虫的检出率

通过对108条鱼类标本进行宏观和微观观察，共检测出三种黏孢子虫物种。其中一种出现在鲴鱼中，检出率为34.5%（58条中的20条），感染部位包括肠道、肝脏、胆囊以及体腔等不同器官。另一种出现在黄鲶鱼中，检出率为4%（25条中的1条），且仅感染鳃部。此外，还发现了一种黏孢子虫

讨论

在本研究中，我们比较了基于显微镜的检测方法与高通量扩增子测序法在评估微山湖鱼类寄生黏孢子虫多样性方面的效率。扩增子测序在所有受检鱼类中都成功检测出了黏孢子虫，而基于显微镜的检测方法仅在20.4%的案例中检测到它们。黏孢子虫在其鱼类宿主体内会经历复杂的发育过程（Longshaw，2004年；Rangel，2016年）。在大多数先前的研究（Lom和

CRediT作者贡献声明

丁鹏：撰写——初稿、方法学、研究实施。张小毅：撰写——审阅与编辑、方法学、研究实施。邵恩邦：方法学、研究实施。周帆：方法学、研究实施。刘阳：撰写——审阅与编辑、监督、资源提供、项目管理、资金获取。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号32073012）以及中国山东省“一事一议”特殊人才计划[(2018) 27]的资助。