稻渔综合种养作为农业农村部主推的生态循环农业模式，不仅是缓解水产集约化养殖对生态环境造成压力的有效措施，也是减少养殖尾水污染、助力碳汇渔业和推进乡村振兴的重要抓手，还可达到“稻香鱼肥”的互利共赢，实现“一水两用、一田双收”的绿色生态发展。
揭示了稻渔综合种养模式提高罗非鱼肌肉营养和品质，改善肠道微生物群多样性和宿主代谢水平，增强机体抗病力和免疫力的潜在机制。
该研究开展了稻田养殖和池塘养殖罗非鱼的比较研究，分别选取了水稻开花前和水稻开花后两个时间点进行采样分析（即水稻开花前稻田组aRT和池塘组aTT，水稻开花后稻田组bRT和池塘组bTT）。通过对罗非鱼体长、体重、肌肉氨基酸和脂肪酸含量检测发现（图1），与池塘组罗非鱼相比，稻田组罗非鱼体长、体重、肌肉鲜味氨基酸和不饱和脂肪酸含量均有明显增加，尤其是水稻开花后差异更为显著。表明稻鱼共生模式可以提高鱼的生长性能，影响鱼的肌肉营养、风味和品质，推测与稻鱼共生模式中丰富的微生物环境相关。
图1. 稻鱼共生系统模型图及其对罗非鱼生长性能、肌肉氨基酸和脂肪酸含量的影响
（图源：Wang, et al., Microbiome vol. 2023）
通过肠道菌群16S扩增子测序和OTU分析发现，相同时间点，稻田组OTUs均高于池塘组，其中水稻开花后能显著提升鱼肠道菌群OTU数量，bRT组OTU数量最高(3013个)，有2448个特异性OTU。稻鱼共生模式能调节鱼的肠道优势菌种类。门水平上，优势菌群为拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）。属水平上，优势菌群为拟杆菌属(Bacteroides)和苏黎世杆菌属（Turicibacter）（图2）。研究发现，拟杆菌门能影响机体对脂类的利用，可能与提升鱼肌肉品质有关；厚壁菌门有助于宿主养分转移，促进鱼生长发育；苏黎世杆菌属作为肠道益生菌可以通过多糖物质的影响进而调节糖脂代谢。菌群多样性分析显示，与其他相比，bRT组α多样性指数（Chao1、Shannon、Simpson和Good’s Coverage）显著升高，β多样性分析显示不同养殖环境（稻田和池塘）对罗非鱼肠道菌群有显著影响，同一组不同个体之间均能较好聚类（图3）。
图2. 稻鱼共生系统对罗非鱼肠道菌群OTU数量及优势菌群的影响
（图源：Wang, et al., Microbiome vol. 2023）
图3. 稻田鱼和池塘鱼的肠道菌群α多样性和β多样性比较分析
（图源：Wang, et al., Microbiome vol. 2023）
此外，肠道菌群分型分析发现（图4），稻鱼共生模式尤其是水稻开花后，罗非鱼肠道革兰氏阴性菌群和耐压力菌群（Stress-tolerant bacteria）相对丰度升高，阳性菌群和潜在致病菌群（Potentially-pathogenic bacteria）相对丰度降低，表明稻鱼共生能通过调控肠道菌群结构提高机体抗病力，以适应复杂的稻田环境。
图4. 稻田鱼和池塘鱼的肠道菌群分型分析
（图源：Wang, et al., Microbiome vol. 2023）
代谢组可以反映机体的全面代谢情况，以及宿主对不同刺激和环境的具体代谢反应。该研究发现，通过PLS-DA分析表明稻田鱼和池塘鱼的肝脏代谢产物差异显著（p < 0.05），且各组间差异高于同一组内样品间的差异。与同时期的池塘鱼相比，稻田鱼肝脏组织分别有1174和2183个代谢产物上调（图5）。这些上调的代谢产物涉及ABC转运蛋白、胆碱、嘧啶和甘油磷脂代谢等多种代谢途径（图6），表明鱼类的代谢途径和代谢产物会因不同的养殖环境而改变，稻鱼共生系统尤其是水稻开花后调节了罗非鱼的肝脏代谢类型和水平以适应稻田养殖环境。
图5. 稻田鱼和池塘鱼的肝脏代谢组学分析及差异代谢物比较
（图源：Wang, et al., Microbiome vol. 2023）
图6. 不同时间点的稻田鱼和池塘鱼肝脏差异代谢途径的两两比较
（图源：Wang, et al., Microbiome vol. 2023）
进一步，该研究开展了肠道差异菌群和肝脏差异代谢物的关联分析，结果显示（图7），稻田组罗非鱼肠道优势菌群中的拟杆菌属与氨基酸、脂肪酸和脂质代谢相关的多种代谢产物均呈正相关，表明稻鱼共生通过调节肠道菌群结构，影响鱼体内氨基酸、脂肪酸和脂质等物质的代谢水平，进而增加肌肉氨基酸和脂肪酸含量，改善罗非鱼肌肉营养和品质，提示鱼类存在“肠道菌群-代谢物-表型轴”的调控机制。
图7. 肠道差异菌群和肝脏差异代谢物关联分析
（图源：Wang, et al., Microbiome vol. 2023）
