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人才强校 | 胡永飞教授团队构建目前国际最大的鸡肠道微生物参考基因组和基因集合

2021年11月19日 浏览次数:

中国农大新闻网讯  近日,中国农业大学动物科技学院胡永飞教授团队在自然出版集团旗下《Communications Biology》杂志上发表了题为“Metagenome-assembled genomes and gene catalog from the chicken gut microbiome aid in deciphering antibiotic resistomes”的研究论文。该研究通过整合鸡肠道微生物宏基因组数据,构建了迄今为止国际上最大的鸡肠道微生物参考基因组和基因集合。研究通过对功能基因的挖掘,阐释了鸡肠道微生物在碳水化合降解、细菌耐药等方面的特点,为鸡肠道微生物的研究提供了重要的基础数据和资源。

大量研究表明,肠道微生物与宿主的健康状态有着密切的联系。在家禽中,肠道微生物已经被证明与食物的消化吸收、免疫系统发育、脂肪堆积、生长发育等有着密切联系。建立鸡肠道微生物参考基因组和基因集合对于深入研究鸡肠道微生物的结构和功能具有重要意义。

该研究对来自中国和欧洲共十个国家的799个鸡肠道微生物宏基因组数据进行了整合分析。组装获得了12339个菌株水平的高质量细菌/古菌参考基因组,这些基因组涵盖了1978个微生物物种(图1)。通过物种注释和数据比对,从中发现893个可能的新种和38个可能的新属。通过对物种的分布规律研究发现,鸡肠道中最普遍存在的细菌物种是鸟乳杆菌和卷曲乳杆菌。

在基因组组装的基础上,研究进一步构建了一个含有1660万个非冗余基因的鸡肠道微生物参考基因集。通过对基因功能注释发现,鸡肠道中主要存在的碳水化合物活性酶是糖苷水解酶;与欧洲来源的鸡相比,中国来源的鸡肠道微生物中含有的耐药基因丰度相对较高,但多样性较低。将中国人和欧洲人的肠道微生物耐药组纳入比对分析后,研究提出地域因素对耐药组的影响小于宿主物种差异的影响。


图 从799个鸡肠道微生物宏基因组样本组装得到12339个参考基因组和1600万个参考基因。(a) 1970种细菌和8种古菌的进化树。物种分类由GTDB-Tk分析得到,内圈到外圈分别代表了门、新种和新属。外圈柱长度代表每一个物种下菌株的数量。(b)12339个参考基因组在所有样本中的分布。(c) 本研究中整合的基因集和已发表的鸡肠道微生物基因集的eggNOG和KEGG注释比较。CGM-RGC为已发表的鸡肠道微生物参考基因集,GG-IGC为该研究得到的整合基因集。

研究整合得到的参考基因组和基因集合数据存储于中国科学院微生物研究所国家微生物科学数据中心(https://nmdc.cn/icrggc/),供公开获取和下载使用。

我校动物科技学院胡永飞教授为论文通讯作者,动物科技学院博士后封雨晴博士为论文第一作者,中国科学院微生物研究所朱宝利研究员、高福院士,我校动物科技学院呙于明教授等为共同作者。研究得到国家微生物科学数据中心马俊才研究员、吴林寰正高级工程师等在数据存储和维护方面的支持和帮助。该项工作由“中国农业大学2115人才培育发展支持计划”、“中央高校基本科研业务费专项资金”等资助完成。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s42003-021-02827-2

供稿:动物科学技术学院

供图:动物科学技术学院

责任编辑:孟祥慈
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