西北农林王禹组揭秘牛瘤胃微生物奥秘

西北农林王禹组揭秘牛瘤胃微生物奥秘

近日，西北农林科技大学反刍动物遗传与进化研究团队在牛瘤胃甲烷生成机制研究方面取得重要突破。该团队通过大规模配对样本的基因组、转录组和微生物组数据分析，揭示了宿主遗传变异和瘤胃基因表达对荷斯坦牛瘤胃微生物菌群的影响。这一发现不仅有助于理解牛瘤胃微生物的运作机制，还为减缓反刍动物甲烷排放提供了新的思路和方向。

甲烷是全球变暖贡献率仅次于二氧化碳的温室气体，在20年周期内，甲烷的全球变暖潜力约为二氧化碳的82.5倍。反刍动物的甲烷排放占全球人为甲烷排放的30%至32%，降低反刍动物甲烷排放对全球畜牧业绿色可持续发展至关重要。

研究团队收集了574头成年中国荷斯坦牛的瘤胃组织和瘤胃内容物样本，分别进行了宿主全基因组测序、瘤胃微生物16S扩增子测序和瘤胃转录组测序，并测定了瘤胃液挥发性脂肪酸浓度。本研究中将317个微生物（包括269个细菌和48个古菌）分类群的丰度作为复杂性状表型，分别进行了大规模配对样本的全基因组关联分析（mbGWAS）和全转录组关联分析（mbTWAS）。

研究发现，约70%的微生物类群具有显著遗传力，宿主遗传因素能够平均解释约28%的微生物丰度差异。相比之下，瘤胃基因表达解释了平均约43%的微生物丰度变化，mbTWAS方法共检测到28,260个显著的基因-菌群关联对，涵盖210个分类群和4652个独立基因。此外，研究通过结合这些宿主TWAS基因、瘤胃微生物群和挥发性脂肪酸之间的多重相关性分析，发现底物氢代谢是联系瘤胃甲烷生成中宿主-微生物相互作用的重要途径。

这一研究结果为解析瘤胃甲烷生成过程中宿主-微生物相互作用的可能作用机制提供了新的见解，为低甲烷排放奶牛新品种培育打下基础。研究团队表示，未来将基于这些发现，进一步开发精准选育技术，以培育出甲烷排放更低、生产性能更优的奶牛新品种。

这一研究不仅展示了我国在反刍动物遗传与进化研究领域的前沿水平，也为全球畜牧业的可持续发展提供了新的科技支撑。随着研究的深入，我们有望看到更多创新解决方案的出现，为应对气候变化和实现碳中和目标贡献力量。