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规模宏大的猪肠道微生物基因集构建科研成果面世

来源:科技日报2021-02-20 15:20

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  2月17日,由中国科学院院士黄路生领衔的江西农业大学科研团队在国际顶级学术期刊《Nature Communications 》发表重大科研成果,提供了目前为止国际上规模最为宏大的猪肠道微生物基因集和基于宏基因组组装的基因组。该成果的面世,为猪肠道微生物组相关研究提供了重要的扩展资源。

  家猪是人类食用的主要肉类,同时还是生物医学研究的动物模型。猪的胃肠道中有数万亿细菌,它们在宿主的新陈代谢、免疫甚至行为中起着至关重要的作用。在肠道菌群与猪重要经济性状的因果关系研究中,其参考基因以及高质量的微生物基因组,是了解特定微生物的功能作用及其量化必不可少的资源,但在目前的数据库中,只有部分微生物的基因组及相关功能基因的注释信息,约40–50%的肠道微生物缺乏参考基因组。

  据了解,与易受偏倚,敏感性低以及肠道微生物组缺乏功能性信息的16S rRNA基因测序相比,宏基因组测序可用于推断微生物群落的生物学功能,并已逐渐用于基于宏基因组关联分析挖掘肠道微生物组与宿主表型之间关联的相关研究中。但使用目前常用的组装方法进行宏基因组测序数据分析时,可能会产生错配和嵌合重叠群,并将明显的偏倚引入结果。因此,迫切需要完整的微生物基因目录和参考基因组序列信息来研究肠道微生物组。

  黄路生院士团队采集了不同年龄、性别、品种、地理区域、不同肠道部位和不同野猪来源的500个样本,进行深度宏基因组测序,并整合了现有的猪肠道菌群基因组,构建整合了猪肠道微生物基因目录(PIGC),其中包含来自787个肠道元基因组的17,237,052个完整基因,它们以90%的蛋白质同一性聚类,其中28%是未知蛋白质。与此同时,通过采用分箱分析模式,构建了6339个基于宏基因组组装的微生物基因组(MAG),它们被聚集成2673个物种级别的基因组仓,其中超过86%为当前数据库中没有可用的基因组序列。

  在这项研究中,黄路生院士及江西农业大学首席教授陈从英带领团队使用构建的PIGC和MAG,比较了野猪和高度商业化杜洛克猪肠道微生物组之间的差异,发现两者之间肠道菌群组成差异显著,为从肠道菌群角度分析野猪抗逆性和商业猪种高生长速度、高饲料利用提供初步参考数据,尤其是野猪肠道菌群样品以及空肠、回肠和盲肠内容物样品的使用,极大地增强了PIGC和MAG的广泛代表性。

  (寇勇 高芸)

[ 责编:涂子怡 ]
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