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生命科学与工程学院硕士研究生在国际知名期刊《Frontiers in Veterinary Science》上发表论文

发表时间:2022-07-29

728日佛山科学技术学院生命科学与工程学院2021级畜牧方向硕士研究生彭云娟(第一作者)、2021级动物科学专业谢婷(第二作者)在国际知名期刊《Frontiers in Veterinary Science》(JCR一区,中科院二区)在线发表了题为“Archaea: An under-estimated kingdom in livestock animals” 的学术论文。我校生命科学与工程学院李英研究员(彭云娟导师)和邓飞龙博士,以及美国阿肯色大学赵江潮副教授为共同通讯作者。

肠道菌群与动物营养代谢、机体免疫密切相关,通过调控肠道菌群促进猪健康是实现低抗养殖的一个重要途径。目前,猪肠道微生物的相关研究集中在细菌方面,古菌作为其主要组成部分常被忽略。

李英研究员团队在前期研究中,对276个猪肠道宏基因组样本进行分析,发现古菌是猪肠道中主要(甚至唯一)的氢气代谢菌。氢气是公认的肠道发酵产物和肠道发酵抑制剂,古菌代谢氢气可能对促进肠道发酵有重要意义[1]。

一. 猪肠道细菌和古菌互作示意图 细菌通过PWY4LZ-257和FERMENTATION-PWY代谢通路产生氢气,古菌通过METHANOGENESIS-PWY通路代谢氢气

团队另一项研究对159份猪粪便宏基因组测序数据进行分析,以古菌丰度为预测因子利用随机森林算法预测猪哺乳期(day 14)、保育期(day 35)、生长期(day 70)和育肥期(day 140)猪的体重影响,发现 Mbb. smithii是第2重要的因子,皮尔森相关分析表明Mbb. smithii与猪140天体重极显著相关(R=0.535,P=0.004),提示猪肠道古菌在育肥阶段的促生长作用[2]。

二. 古菌与育肥猪体重的相关性分析 使用随机森林模型分析肠道古菌多样性和组成与猪哺乳期(day 14)、保育期(day 35)、生长期(day 70)和育肥期(day 140)体重的相关性。

本次研究,团队以常见家养动物(猪、鸡、牛和羊)为研究对象,联合宏基因组和宏转录组数据分析家养动物肠道古菌的丰度和基因表达活跃度。研究分析了宏基因组和宏转录组测序数据,探究各种家养动物肠道古菌表达活跃度,为进一步研究家养动物肠道古菌功能提供参考。基于研究结果,本论文提出家养动物肠道古菌尽管丰度较低,部分古菌类群可能通过高表达发挥重要功能,呼吁在肠道微生物研究中应重视古菌的作用[3],论文链接:

 

图三、基于宏基因组(A和C)和宏转录组(B和D)不同物种肠道古菌的alpha(A和B)和beta(C和D)多样性差异

 

相关论文如下:

[1]. Deng Feilong, Peng Yunjuan, Zhang Zhihao, Samantha Howe, Wu Zhuosui, Dou Jieying, Li Yuling, Wei Xiaoyuan, Wang Xiaofan, Liang Yong, Zhao Jiangchao*, and Ying Li*: Weaning time affects the archaeal community structure and functional potential in pigs. Frontiers in Microbiology 2022, 13:845621.

[2]. Deng Feilong, Li Yushan, Peng Yunjuan, Wei Xiaoyuan, Wang Xiaofan, Samantha Howe, Yang Hua, Xiao Yingping, Li Hua, Zhao Jiangchao, and Li ying*: The diversity, composition, and metabolic pathways of archaea in pigs. Animals 2021, 11(7):2139.

[3] Peng Yunjuan, Xie Ting, Wu Zhuosui, Zheng Wenxiao, Zhang Tao, Samantha Howe, Chai J, Deng Feilong*, Li Ying*, and Zhao Jiangchao*: Archaea: An under-estimated kingdom in livestock animals. Front. Vet. Sci. 2022, 9:973508.

 

(生命科学与工程学院)

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