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原標題：提升飼料轉化率　促進畜禽健康生長

江西農大揭示宿主基因組影響腸道菌群組成機理

中國畜牧獸醫報記者　章勇 ? ?

　　越來越多的科學研究表明，宿主遺傳信息關聯著腸道微生物，而腸道微生物的改變也關聯宿主表型、免疫及疾病治療。所以，當前普遍的研究共識是，宿主與微生物的相互作用是驅動機體進化的重要因素。

　　雖然這些共識說得輕巧，但這其中，宿主的遺傳變異是否影響以及如何影響其自身的腸道菌群組成，卻一直是個國際研究熱點及難點。在中國科學院院士高福看來，宿主遺傳是否影響以及如何影響自身的腸道微生物組成，在國際上存在學術爭議。因為要鑒別到宿主遺傳對腸道菌群影響的因果基因突變，非常困難。

　　“無論是在人類，還是農場動物研究領域都已經開展了很多研究，但這些研究很多只是找到關聯性，并且結果難于被重復。”江西農業大學副教授楊慧向記者補充道。

　　在4月27日國際著名學術期刊《自然》在線發表的一篇論文上，中國科學院院士黃路生及其江西農大豬遺傳改良與養殖技術國家重點實驗室研究團隊揭示了一項重大研究成果：發現ABO血型基因通過調節N-乙酰半乳糖胺濃度顯著影響豬腸道中丹毒絲菌科相關細菌的豐度，并系統地闡明了其作用機理。也就是說，他們鑒別到宿主基因組影響腸道菌群組成的因果突變并系統闡明了其中的作用機理，在國際上尚屬首次。

　　在此篇重量級的論文中，黃路生院士、江西農業大學首席教授陳從英、引進專家米歇爾·喬治教授為文章共同通訊作者，同校的楊慧副教授與吳金鴛博士為文章共同第一作者。

　　2009年，黃路生教授開始設計建立嵌合實驗群體，利用四個主要西方豬種與四個主要中國（亞洲）地方豬種輪回混合雜交構建全球唯一的家豬嵌合家系。

　　“當時大家的關注點都在研究腸道微生物對宿主表型的影響，而宿主本身遺傳是否影響以及如何影響腸道微生物這方面的研究基本還沒有，基于此開始這個課題。”楊慧介紹。作為論文的第一作者，她在課題中主要工作是采集樣品，提取微生物DNA以及后續的數據分析和部分實驗工作。

　　因為腸道菌群受環境、飲食、健康狀況以及宿主遺傳變異等多重影響，為了找到宿主遺傳與腸道菌群基因突變聯系，“在項目設計之初，就嚴格控制飼料、飼養、健康及環境條件，將中西方品種雜交增加宿主個體的遺傳變異，這樣才有利于尋找對腸道菌群有影響的因果基因。”楊慧告訴記者。

　　自2009年至今的10多年中，江西農大黃路生院士研究團隊以家豬為研究材料，構建了由全世界8個不同商業品種及中國地方豬種混交的嵌合家系，共計1500多個個體。我們不禁要問：時間跨度這么長，涉及品種這么多的實驗群體構建是如何實現的？

　　“首先是黃路生院士的精心設計，其次是在他的帶領下實驗師生全體的精誠合作，遇到問題積極討論尋求解決辦法。”楊慧說。

　　楊慧稱，該研究選擇了第六（F6）和第七（F7）兩個世代的個體。“因為嵌合家系雜交到第六和第七代時，8個始祖品種的基因組嵌合已經很完全且比較穩定了，有利于后續實驗的開展。此前世代的個體樣本研究組也都收集了基因組信息，這些始祖的基因組信息有利于追蹤后代的遺傳變異。”

　　于此，研究團隊通過對F6和F7兩個世代1500個實驗個體，每個個體持續測定3個時間點（出生后25、120及240天），并在出生后第240天屠宰測定每個個體三個腸道部位（回腸、盲腸、糞便）的腸道細菌組成，證明腸道菌群的組成、豐度具有生長階段和腸道部位的廣泛特異性及多樣性。而目前國際上通常研究中采集的糞便樣品僅能代表菌群組成的一部分。他們通過對F6及F7兩個世代大樣本家豬的系統遺傳解析，鑒別到家豬ABO血型系統中一個350萬年前包含第8外顯子的2.3kb缺失變異。這個基因缺失變異直接導致了家豬腸道中丹毒絲菌科相關細菌的豐度差異。

　　那么，如何才能追溯到350萬年前的基因缺失呢？

　　楊慧稱，他們對嵌合家系群體的祖代8個家豬品種、亞洲野豬、歐洲野豬、蘇門答臘野豬、菲律賓疣豬、印度尼西亞爪哇疣豬和非洲普通疣豬都進行了全基因組測序，然后對ABO基因及附近區域構建進化樹，發現ABO基因2.3kb缺失在以上品種中均有存在，根據進化樹推斷ABO基因2.3kb的缺失應該發生在350萬年前一個古老基因的突變。

　　“這種基因缺失在中西方家豬和野豬品種都已找到，發生在350萬年前屬于自然缺失，因為大約在1萬年前，近東和中國的豬才被大量馴化。”楊慧解釋。

　　據了解，這項成果的發現，對于提升畜禽飼料轉化率及促進生長意義重大。后續，研究團隊將分離、鑒定一些影響家豬生長和飼料轉化率的微生物，并通過培養組學手段將這些細菌分離培養出來，闡明其和宿主互作機制，開發調控技術。