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基于宏基因组学的反刍动物瘤胃微生物研究进展.pdf
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1、试验研 究 ,基于宏基因组学的反刍动物瘤胃微生物研究进展余国春四川省水产学校,四川 成都 摘要反刍动物瘤胃是最强的微生态系统之一,与宿主的生命活动密切相关。近年来,利用宏基因组学技术对反刍动物瘤胃微生物群落加以探索和挖掘,多维度地探讨了瘤胃微生物功能特征,以期更科学地进行饲养管理,促进牛羊养殖业的绿色可持续发展。对宏基因组学的研究方法以及反刍动物瘤胃微生物组的影响因子进行综述,旨在优化瘤胃发酵系统,为提高反刍动物生产水平提供思路。关键词反刍动物;宏基因组学技术;高通量测序;瘤胃微生物 :?引言反刍动物瘤胃是最强的微生态系统之一,其中含有细菌、原虫和真菌等逾 种微生物 ,与宿主的各项生理生化功能
2、密切相关。但瘤胃中的绝大多数微生物极度厌氧,培养极其不易,传统研究弊端显著。宏基因组测序作为新兴组学技术,规避了传统培养研究的缺陷,且更能透彻地揭露微生物多样性、差异性、功能性及其与宿主间的相互关系,在瘤胃微生物群落的研究上具有广阔的前景。本文聚焦宏基因组学的研究方法,重点讨论瘤胃微生物功能的相关影响因素,以期为提高反刍动物生产水平提供思路。?宏基因组学研究方法宏基因组在反刍动物瘤胃微生物中的研究主要包括以下核心环节。样本采集瘤胃口腔导管法或屠宰法采集瘤胃液,经过滤后立即存于液氮罐。宏基因组 提取根据试剂盒说明书分离纯化 ,并用 的琼脂糖凝胶电泳、分光光度计或 荧光定量仪进行测验评价。宏基因组
3、测序运用 制作文库并进行 高通量测序平台测序。数据预处理)采用 软件对原始数据进行过滤和质控。)使用 软件、软件或 软件对优化数据进行拼接和组装。)利用 软件对瘤胃宏基因组序列进行基因目录的构建。生物信息学分析应用 将构建的基因序列予以分析。)与 的 数据库(:)进行比对,获得物种注释。)与 数据库(:)、数据库(:)和 数据库(:)进行比对,获得基因功能注释。)根据需要与 数据库(:)进行比对,获得碳水化合物活性酶注释。?宏基因组学揭露反刍动物瘤胃微生物影响因子瘤胃微生物系统是一个人类知之甚少的微生态环境,作为浩瀚微生物的聚居地,微生物族群在此或共生或寄生或竞争或捕食,关系错综复杂且功能繁复
4、,它们的功能是否正常发挥也决定了反刍动物的养殖成果和经济效益。宏基因组(),也称 年第 期(总第 期)畜禽业试验研究元基因组,由 在 年首次提出,其定义为特定环境中全部微生物基因组的总和。随着技术的不断探索和熟化,于 年创投了一种避免对非目标 测序,可同时高效分辨细菌、古菌、原虫、真菌、核糖体间隔区的方法。近年来,因其维度广、准确率高,宏基因组测序被广泛用于瘤胃微生物分类、功能注释及代谢通路等 。遗传生理对瘤胃微生物的影响 种属对瘤胃微生物的影响源于生存本能,生命繁衍进化,万物生而有异,不同种属反刍动物的瘤胃微生态又是否有所不同?运用宏基因组技术系统,比较了盖亚尔牛和云南黄牛瘤胃微生物的差异,
5、结果表明 个品种在细菌、古菌和真菌方面确实存在差异,盖亚尔牛的厚壁菌门与拟杆菌门的比例()高于云南黄牛(),碳水化合物活性酶注释结果显示盖亚尔牛 、和 的丰度高于云南黄牛。研究了盖亚尔牛、牦牛、西藏黄牛和云南黄牛的瘤胃真菌组成,鉴别出作为 个真菌门(担子菌门、子囊菌门和新丽鞭毛菌门)中丰度之首,厌氧真菌新丽鞭毛菌门的优势属的组成在 种牛中差异很大,未分类属在 个品种间也存在分布不均的现象,分别占 、和 。生境对瘤胃微生物的影响麻雀虽小五脏俱全,细胞的差异性演化造就了各司其职的组织、器官、系统和功能全备的机体。瘤胃素有“发酵罐”之称,固相和液相 种生境相伴而生,合理推测生境的区别存在功用的分歧。
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