生命科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生在國際知名期刊《Frontiers in Veterinary Science》上發(fā)表論文

發(fā)表時間：2022-07-29

7月28日，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院2021級畜牧方向碩士研究生彭云娟（第一作者）、2021級動物科學(xué)專業(yè)謝婷（第二作者）在國際知名期刊《Frontiers in Veterinary Science》（JCR一區(qū)，中科院二區(qū)）在線發(fā)表了題為“Archaea: An under-estimated kingdom in livestock animals” 的學(xué)術(shù)論文。我校生命科學(xué)與工程學(xué)院李英研究員（彭云娟導(dǎo)師）和鄧飛龍博士，以及美國阿肯色大學(xué)趙江潮副教授為共同通訊作者。

腸道菌群與動物營養(yǎng)代謝、機(jī)體免疫密切相關(guān)，通過調(diào)控腸道菌群促進(jìn)豬健康是實現(xiàn)低抗養(yǎng)殖的一個重要途徑。目前，豬腸道微生物的相關(guān)研究集中在細(xì)菌方面，古菌作為其主要組成部分常被忽略。

李英研究員團(tuán)隊在前期研究中，對276個豬腸道宏基因組樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)古菌是豬腸道中主要（甚至唯一）的氫氣代謝菌。氫氣是公認(rèn)的腸道發(fā)酵產(chǎn)物和腸道發(fā)酵抑制劑，古菌代謝氫氣可能對促進(jìn)腸道發(fā)酵有重要意義[1]。

圖一. 豬腸道細(xì)菌和古菌互作示意圖 細(xì)菌通過PWY4LZ-257和FERMENTATION-PWY等代謝通路產(chǎn)生氫氣，古菌通過METHANOGENESIS-PWY通路代謝氫氣

團(tuán)隊另一項研究對159份豬糞便宏基因組測序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以古菌豐度為預(yù)測因子利用隨機(jī)森林算法預(yù)測豬哺乳期（day 14）、保育期（day 35）、生長期（day 70）和育肥期（day 140）豬的體重影響，發(fā)現(xiàn) Mbb. smithii是第2重要的因子，皮爾森相關(guān)分析表明Mbb. smithii與豬140天體重極顯著相關(guān)（R=0.535，P=0.004），提示豬腸道古菌在育肥階段的促生長作用[2]。

圖二. 古菌與育肥豬體重的相關(guān)性分析 使用隨機(jī)森林模型分析腸道古菌多樣性和組成與豬哺乳期（day 14）、保育期（day 35）、生長期（day 70）和育肥期（day 140）體重的相關(guān)性。

本次研究，團(tuán)隊以常見家養(yǎng)動物（豬、雞、牛和羊）為研究對象，聯(lián)合宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析家養(yǎng)動物腸道古菌的豐度和基因表達(dá)活躍度。研究分析了宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)，探究各種家養(yǎng)動物腸道古菌表達(dá)活躍度，為進(jìn)一步研究家養(yǎng)動物腸道古菌功能提供參考。基于研究結(jié)果，本論文提出家養(yǎng)動物腸道古菌盡管豐度較低，部分古菌類群可能通過高表達(dá)發(fā)揮重要功能，呼吁在腸道微生物研究中應(yīng)重視古菌的作用[3]，論文鏈接：。

圖三、基于宏基因組（A和C）和宏轉(zhuǎn)錄組（B和D）不同物種腸道古菌的alpha（A和B）和beta（C和D）多樣性差異

相關(guān)論文如下：

[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.

（生命科學(xué)與工程學(xué)院）