反刍動物對于全球糧食安全至關重要尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版，其具有複雜的瘤胃微生物生態系統尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方，可將纖維飼料轉化爲動物宿主用來提供優質産品（肉類和奶類）的營養物質PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce，而同時産生的甲烷（CH₄）作爲溫室氣體其危害程度要比二氧化碳更高娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce。目前全球30%的人爲CH₄排放來自于畜牧業娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口，其中88%來自于腸道發酵産氣熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网。CH₄的産率由分子氫（H₂）的循環控制熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光，氫分子在碳水化合物發酵過程中産生沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2U8国际·[China]有限公司官网，並被産甲烷、産乙酸的微生物消耗U8国际·[China]有限公司官网。然而球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2，我們對H₂代謝的介質和途徑以及具有不同CH₄排放表型的動物之間的差異缺乏全面了解意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce。

2024年1月球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会，来自中國科学院亚热带农业生态研究所的王敏研究團隊在ISME Journal（IF=11）發表了題爲“Distinct microbial hydrogen and reductant disposal pathways explain interbreed variations in ruminant methane yield”的文章尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方U8国际·[China]有限公司官网。本研究分別選擇12頭高CH₄排放的澤西奶牛以及低CH₄排放的荷斯坦奶牛進行宏基因組、宏轉錄組和靶向代謝等組學研究球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会U8国际·[China]有限公司官网PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce，比較不同奶牛之間H₂循環還原劑處置途徑沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，強調了促進替代H₂消耗和還原劑處置途徑對合成宿主有益代謝物和減少反刍動物CH₄産生的重要性尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站。其中中心碳相關物質的靶向代谢检测由諾禾致源提供沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2。

研究思路

研究結果

1. 澤西牛與荷斯坦牛的甲烷排放和瘤胃微生物群落不同

作者從牛群中選擇了12頭澤西奶牛和12頭荷斯坦奶牛進行相關研究娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口，相較于澤西牛球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会U8国际·[China]有限公司官网杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方，荷斯坦牛表現出更高的幹物質攝入量和校正産奶量（圖1B）以及更低的腸道甲烷（CH₄）強度和産量（圖1B）球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版。並且在飼喂前後熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，荷斯坦牛瘤胃中可溶解氫氣（dH₂）的濃度和産生氣態H₂的水平更低（圖1C、D）球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，說明荷斯坦牛和澤西牛瘤胃微生物之間H₂産生和消耗存在差異球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会。通過16S rRNA测序发现两个品種牛的瘤胃微生物群的组成和多样性不同（圖1E）球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口U8国际·[China]有限公司官网，甲烷杆菌在泽西牛瘤胃微生物中占主导地位（圖1F）尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光。

圖1 兩個品種牛的瘤胃H₂動態和微生物群落差異

2. 兩個品種牛瘤胃代謝物水平不同

兩個品種牛瘤胃中揮發性脂肪酸（VFA）的总体浓度没有显著差异（圖2A）尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网U8国际·[China]有限公司官网，但是荷斯坦牛有更高的丙酸水平和较低的乙酸与丙酸浓度比（圖2B）PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAceU8国际·[China]有限公司官网杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方，相比之下尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版，泽西牛有更高的乙酸和丁酸水平（圖2B）熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站。并且荷斯坦牛有较高的微生物蛋白（MCP）水平与流体MCP和NH₄浓度比（圖2C）PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAceU8国际·[China]有限公司官网沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2，說明荷斯坦牛具有較低的CH₄排放表型尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口U8国际·[China]有限公司官网。通過靶向代謝熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光，作者對30多種丙酸和谷氨酸合成相關的中心碳相關物質進行了检测的靶向检测PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAceU8国际·[China]有限公司官网娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口，其中乳酸、草酰乙酸、柠檬酸、顺势乌头酸和异柠檬酸的水平在荷斯坦牛的瘤胃中更高（圖2F）沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2，表明谷氨酸合成量更大PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口，荷斯坦牛瘤胃微生物分別通過丙烯酸途徑和還原胺化來增加丙酸和MCP的産生娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光。

圖2 兩個品種牛瘤胃中微生物代謝組

3. 两个品種牛瘤胃微生物组的不同

作者使用宏基因組和宏轉錄組進行測序杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方U8国际·[China]有限公司官网熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，其結果與之前擴增子的結果一致杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方，表明荷斯坦牛和澤西牛的瘤胃微生物組之間産甲烷細菌的群落組成明顯不同尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口U8国际·[China]有限公司官网。KEGG注释显示沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2，碳水化合物代谢途径相关基因较多PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce，荷斯坦牛具有更强的碳水化合物代谢能力和活性（圖3A）意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光。尽管乙酸是两个品種牛瘤胃发酵的主要产物球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方，但是荷斯坦牛将发酵中间体主要分配转向丙酸（圖3B）意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网。在碳水化合物发酵过程中丁酸、丙酸和谷氨酸的合成可能与还原剂处置的不同途径有关PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光，通过相关标记基因和转录本水平的检测PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAceU8国际·[China]有限公司官网尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网，发现荷斯坦牛有更丰富的电子转移反应总标记基因（圖3A）熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光，并且有更高的编码产生丙酸的相关酶（ACADS等）（圖3D）杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2，这表明丙烯酸途径在在荷斯坦牛丙酸形成中起重要作用尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网，荷斯坦牛瘤胃微生物组具有更强的电子转移处理还原剂的能力熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光。

圖3 兩個品種牛瘤胃中微生物組功能差異

4. 兩個品種牛瘤胃還原劑處理相關的微生物存在差異

作者對宏基因組進行了組裝熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，其中有376个组装基因组（MAG）显示与谷氨酸、丙酸和丁酸合成过程中通过电子转移处理还原剂的能力有关（圖4B）U8国际·[China]有限公司官网，并发现其中多个MAG与甲烷生成、还原乙酰生成、硝酸盐氨化和亚硫酸盐还原有关（圖4B、C）球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方。说明了组装的基因组中大多数具有通过瘤胃微生物生态系统中各个途径处理还原剂的能力尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网。

圖4 兩個品種牛瘤胃微生物組的432個MAG

5. 體外驗證微生物群功能的差異

作者將相同總混合日糧（TMR）底物與奶牛的瘤胃接種物進行孵育來比較兩個品種牛瘤胃微生物組的活性熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce。與上述的體內實驗一致尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网，澤西牛瘤胃微生物産生了更多的CH₄（圖5A）PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAceU8国际·[China]有限公司官网，荷斯坦牛瘤胃微生物组产生了更多的VFAPA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAceU8国际·[China]有限公司官网，并具有较低的丁酸水平和乙酸与丙酸比（圖5B）杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站。通过同位素标记实验杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方，发现了泽西牛瘤胃微生物显示出更强的利用H₂進行CH₄和乙酸生产的能力（圖5C、D）U8国际·[China]有限公司官网。

圖5 來自AD患者的血清減少了人胚胎海馬祖細胞的神經發生

6. 通过电子转移和H₂代謝來處理還原劑與CH₄産率相關

作者搜索了7651个瘤胃宏基因组数据沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会，发现其中编码参与还原剂处理的基因较多沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2，大多数可以合成谷氨酸并产生丙酸（圖6A）U8国际·[China]有限公司官网杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版。为了验证前述得到结果的普遍性杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会，分别选择了4头高CH₄排放和低CH₄排放的奶牛進行宏基因组和宏转录组分析杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方尼斯人app官网版下载尼斯人app官网下载官方版(官网)下载最新版，发现低CH₄排放个体在电子转移中具有较高的基因丰度杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光，而在甲烷生成中具有较低的基因丰度（圖6B）熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce。并通过公共数据库获取了绵羊和肉牛的瘤胃宏基因组和宏转录组数据球友会-qy球友会-（中国）千亿球友会沐鸣娱乐II（中国）官方平台资讯站_沐鸣娱乐2意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光，发现于作者的结果相一致（圖6C）尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口。

圖6 反刍動物通過電子轉移或H₂代謝處理還原劑

小編總結

本研究中意昂体育4凯捷 -〈官方认证〉意昂4凯捷登录即享,美好时光熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，作者通過宏基因組、宏轉錄組、靶向代謝組等技術研究了不同CH₄排放量的奶牛瘤胃微生物差異及影響宿主表型的調控途徑PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce。發現了低CH₄排放的荷斯坦牛瘤胃微生物組具有更強的電子轉移處理還原劑的能力杏鑫|杏鑫登录|杏鑫注册|杏鑫平台|杏鑫官方，而高CH₄排放的奶牛瘤胃主要通過H₂生産及富集産甲烷和H₂消耗途徑來使用還原劑娱乐中心-大厅.在线娱乐—用户注册入口。這些發現爲反刍動物CH₄排放變化的基礎以及控制微生物群落中H₂交易的潛在生態機制提供了新的見解尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网。並也潛在地對育種計劃和飲食配方來降低反刍動物的CH₄排放提供了指導PA体育-视讯(中国区)官网 - PlayAce尼斯人app官网版下载·尼斯人app官网下载官方版-尼斯人官网。

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參考文獻：

Li Q, Ma Z, Huo J, et al. Distinct microbial hydrogen and reductant disposal pathways explain interbreed variations in ruminant methane yield[J]. ISME J. 2024;18(1):wrad016.