2月17日，黃路生院士團(tuán)隊在《Nature Communications 》發(fā)表重大科研成果，提供了目前為止規(guī)模最為宏大的豬腸道微生物基因集和基于宏基因組組裝的微生物基因組。黃路生院士及學(xué)校首席教授陳從英作為共同通訊作者、2018級博士研究生周云燕為共同第一作者、江西農(nóng)業(yè)大學(xué)為唯一通訊作者單位，發(fā)表題為“Expanded catalog of microbial genes and metagenome-assembled genomes from the pig gut microbiome”的研究論文，該研究通過使用廣泛來源的豬腸道菌群樣本，通過深度宏基因組測序，構(gòu)建了整合的豬腸道微生物基因目錄（PIGC），其中包含來自787個腸道元基因組的17,237,052個完整基因，它們以90％的蛋白質(zhì)同一性聚類， 其中28％是未知蛋白質(zhì)。

 

　　黃路生院士團(tuán)隊使用分箱分析，構(gòu)建了6339個基于宏基因組組裝的微生物基因組（MAG），它們被聚集成2673個物種級別的基因組倉（SGB），其中超過86％（2309）在當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中沒有可用的基因組序列（未知SGB，uSGB）。使用構(gòu)建的PIGC和MAG，該研究比較了野豬和高度商業(yè)化杜洛克豬腸道微生物組之間的差異。發(fā)現(xiàn)兩者之間腸道菌群組成差異顯著，為從腸道菌群角度分析野豬抗逆性和商業(yè)豬種高生長速度、高飼料利用提供初步參考數(shù)據(jù)。同時，PIGC和MAG為豬腸道微生物組相關(guān)研究提供了擴展的資源。

 

　　家豬提供了人類食用的大部分肉，同時還是生物醫(yī)學(xué)研究的動物模型。豬的胃腸道中有數(shù)萬億細(xì)菌，它們在宿主的新陳代謝、免疫甚至行為中起著至關(guān)重要的作用。在腸道菌群與豬重要經(jīng)濟(jì)性狀的因果關(guān)系研究中依賴于微生物基因組的可用注釋信息。在目前的數(shù)據(jù)庫中，只有部分微生物的基因組及相關(guān)功能基因的注釋信息。參考基因以及高質(zhì)量的微生物基因組是了解特定微生物的功能作用并量化其在腸道微生物組中的豐度的必不可少的資源。但是，約40–50％的腸道微生物缺乏參考基因組。

 

　　與易受偏倚，敏感性低以及腸道微生物組缺乏功能性信息的16S rRNA基因測序相比，宏基因組測序可用于推斷微生物群落的生物學(xué)功能，并已逐漸用于基于宏基因組關(guān)聯(lián)分析挖掘腸道微生物組與宿主表型之間關(guān)聯(lián)的相關(guān)研究中。但使用目前常用的組裝方法進(jìn)行宏基因組測序數(shù)據(jù)分析時，可能會產(chǎn)生錯配和嵌合重疊群，并將明顯的偏倚引入結(jié)果。因此，迫切需要完整的微生物基因目錄和參考基因組序列信息來研究腸道微生物組。

 

　　在這項工作中，黃路生院士及學(xué)校首席教授陳從英帶領(lǐng)團(tuán)隊通過對來自不同年齡、性別、品種、地理區(qū)域、不同腸道部位和野豬來源的500個樣本，進(jìn)行深度宏基因組測序，并整合了現(xiàn)有的豬腸道菌群基因組，構(gòu)建了一個目前為止較為完整的豬腸道微生物基因目錄和基于宏基因組組裝的基因組。尤其是野豬腸道菌群樣品以及空腸、回腸和盲腸內(nèi)容物樣品的使用，增強了PIGC和MAG的廣泛代表性。

 

　　作為構(gòu)建的豬腸道微生物基因集和MAG使用的范例，該研究還比較了野豬和高度商業(yè)化杜洛克兩種代表了截然不同的飼養(yǎng)條件下豬腸道微生物組。PIGC和MAG為豬腸道微生物組相關(guān)研究提供了重要的資源。

 

　　https://www.nature.com/articles/s41467-021-21295-0