河豚毒素（Tetrodotoxin，TTX）是一种主要从有毒河豚鱼中提取的强效神经毒素。迄今为止，TTX在其宿主体内的生物合成机制仍未解决。在这里，我们假设TTX的合成依赖于宿主肠道微生物群，包括被忽视的不可培养细菌。在这些研究中，我们收集了5种河豚属河豚鱼的肠道内容物，包括一个疑似杂交种，通过16S rRNA扩增子和宏基因组学方法进行肠道微生物群研究。根据LC-MS/MS检测到的TTX浓度，将其肠道样本分为有毒和无毒两组。细菌多样性研究表明，有毒和无毒物种的肠道微生物群落结构存在显著差异。弧菌和蓝藻集中在肠道细菌共生网络，表明它们在TTX生物合成中的重要性。PICRUSt2宏基因组预测和基因集富集分析的结果为TTX生物合成所需的精氨酸前体提供了新的支持。这是第一个利用16S rRNA扩增子和宏基因组方法分析有毒和无毒河豚鱼肠道微生物群的研究，确定了它们肠道环境中重要的微生物共生模式。我们的数据支持了以精氨酸为前体的肠道细菌共生体在宿主体内合成TTX的提议。
鱼类肠道环境中有一个细菌库，它是维持鱼类代谢稳态的重要功能单元。产TTX的细菌通常从河豚的肠道环境中分离出来。尽管信号触发或食物偏好等固有因素可能决定了TTX的生物合成，但河豚肠道中独特的细菌共生体也至关重要。因此，对河豚等含TTX鱼类肠道菌群的分析和综合研究，对于发现TTX生物合成的关键因子或生物标志物具有重要意义。细菌多样性先前已通过聚合酶链反应方法在含TTX的宿主中进行了研究。然而，只有一小部分肠道细菌被鉴定出来。大多数已报道的产TTX细菌仅限于实验室中可培养的细菌，未培养细菌对TTX生物合成的贡献被低估。
到目前为止，第二代测序已经发展成熟，可以通过16S rRNA扩增子和宏基因组学进行细菌群落研究。利用高通量测序技术，我们利用最新的生物信息学工具在不同种类河豚的肠道环境中进行了细菌谱学研究。据我们所知，这是第一个用NGS方法分析河豚肠道微生物群的研究，它将区分有毒和无毒物种的肠道细菌结构，并确定与TTX生物合成相关的独特细菌共生体。我们的研究还将通过元基因组预测来确定TTX生物合成的潜在前体，并阐明它们与河豚肠道环境中细菌共生体的关系。
