四川農(nóng)業(yè)大學(xué)羊遺傳育種課題組揭示反芻動(dòng)物瘤胃反芻功能的遺傳基礎(chǔ)

　　10月26日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)科學(xué)院羊遺傳育種團(tuán)隊(duì)李利教授與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)李孟華教授合作在國(guó)際期刊《Genome Research》（Q1，自然指數(shù)期刊）在線發(fā)表題為“Single-cell transcriptome and metagenome profiling reveal the genetic basis of rumen functions and convergent developmental patterns in ruminants”（單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和宏基因組揭示反芻動(dòng)物的瘤胃功能遺傳基礎(chǔ)和趨同發(fā)育模式）的研究論文。該研究以綿羊和山羊為主要研究對(duì)象，利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)構(gòu)建了6個(gè)發(fā)育關(guān)鍵階段（胚胎期早期、中期和晚期，出生后非反芻、過(guò)渡和反芻期）的瘤胃單細(xì)胞圖譜，以及細(xì)胞-微生物體外共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了微生物在調(diào)節(jié)瘤胃細(xì)胞功能的重要作用。這一研究為反芻動(dòng)物瘤胃細(xì)胞異質(zhì)性和各階段基因趨同表達(dá)機(jī)制，關(guān)鍵細(xì)胞類型及其與微生物的互作機(jī)制提供了重要科學(xué)理論依據(jù)。動(dòng)科學(xué)院鄧娟博士后為第一作者，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士生劉雅婧為共同第一作者，李利教授和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)李孟華教授為共同通訊作者。

 

　　反芻動(dòng)物是超過(guò)200種特殊的陸生植食性動(dòng)物的統(tǒng)稱，其重要特征包括具有典型的多室胃，包括瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃和皺胃。瘤胃是反芻動(dòng)物的第一胃，是重要的消化器官，在酮體代謝、微生物群落調(diào)節(jié)和上皮吸收等方面具有豐富的功能特點(diǎn)。瘤胃微生物和宿主之間形成了一種相互依存，相互制約的動(dòng)態(tài)平衡，保持這種平衡對(duì)維持反芻動(dòng)物的機(jī)體健康，生產(chǎn)性能以及食品安全具有重要的意義。綿羊和山羊，是最常見的陸生植食性反芻動(dòng)物類型。在長(zhǎng)期進(jìn)化中產(chǎn)生了許多趨同表型，其中瘤胃是兩物種適應(yīng)性進(jìn)化的重要結(jié)構(gòu)。隨著動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育，瘤胃的結(jié)構(gòu)和功能經(jīng)歷了巨大變化。然而在此項(xiàng)研究之前，人們對(duì)瘤胃的發(fā)育、細(xì)胞組成及遺傳分化、反芻功能的遺傳基礎(chǔ)等仍不清楚，未構(gòu)建完整的瘤胃單細(xì)胞發(fā)育圖譜。

 

　　此次的研究中，科研人員分別在綿羊瘤胃中鑒定了30種、山羊31種細(xì)胞類型或亞型，發(fā)現(xiàn)來(lái)自相同發(fā)育階段的細(xì)胞距離更近，處于胚胎期、非反芻期的細(xì)胞與過(guò)渡期、反芻期的細(xì)胞明顯分離，具有明顯的階段特征。研究還發(fā)現(xiàn)了綿羊、山羊保守的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞通訊模式，且瘤胃微生物組成及豐度具有相似性，瘤胃細(xì)胞類型與微生物組成及其代謝功能具有相似性。

 

　　據(jù)了解，我校博士后鄧娟（現(xiàn)合作導(dǎo)師李明洲教授）此前作為第一作者曾在自然指數(shù)期刊《Current Biology》發(fā)表論文，長(zhǎng)期聚焦農(nóng)業(yè)動(dòng)物經(jīng)濟(jì)性狀開展功能基因組學(xué)數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)研究工作。此次研究獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

 

　　論文原文鏈接：https://genome.cshlp.org/content/early/2023/10/26/gr.278239.123.abstract