宏基因组学揭示瘤胃微生物多样性及功能

反刍动物瘤胃内栖息着庞大和复杂的微生物群体,这些微生物与宿主的消化吸收、营养代谢和免疫功能息息相关,宿主及其微生物共同组成了一个"超级生物体"。由于绝大部分瘤胃微生物不可培养,因此以厌氧培养为基础的传统研究方法存在明显的弊端。宏基因组学通过高通量的测序方法,能够全面展示微生物多样性,准确发现新的功能基因。此外,宏基因组学揭示了宿主基因和微生物组之间的互作关系。随着组学技术的不断发展,宏基因组学在瘤胃微生物组研究方面具有广阔的应用前景。     

基于组学技术研究反刍动物瘤胃微生物及其代谢功能的进展

瘤胃微生物对反刍动物的生产效率和健康状况以及温室气体的排放起着至关重要的作用,而采用不同的研究方法和手段揭示瘤胃生态系统中微生物群落的结构组成和代谢功能是该研究领域的热点和重点。本文综述了采用多组学(宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学和代谢组学)技术,结合不断发展的仪器分析和生物信息技术,研究反刍动物瘤胃微生物组成、基因组功能及代谢方面的最新进展,旨在为进一步调控瘤胃微生物以提高反刍动物生产和减轻环境污染提供新的技术手段和理论基础。     

宏基因组学用于瘤胃微生物代谢的研究进展

瘤胃微生物生态群落是一个非常复杂的生物体系,有着巨大的基因资源以及丰富的生态资源.宏基因组学通过免培养技术,研究生境中全部微小生物遗传物质的总和,在研究瘤胃微生物代谢和开发瘤胃微生物资源上展示出强劲的优势.该技术的应用有望解决反刍动物营养研究中诸多热点或难点问题.为此,本文介绍了宏基因组文库构建和筛选流程,详细讨论了流程中目的基因/基因组富集方法、载体选择原则和样品核酸提取等方法,并对瘤胃宏基因组学的应用现状进行了综述.     

瘤胃微生物宏组学分析及研究进展

瘤胃微生物在反刍动物饲粮消化和吸收中起着重要的作用,深入探索瘤胃微生物群落结构、代谢活动和功能作用,对反刍动物健康和促进饲草利用效率具有重要意义。相对传统瘤胃微生物纯培养方法,组学技术能够更加全面对瘤胃微生物种类、代谢途径、功能进行解释,宏组学联用为系统理解瘤胃微生物降解纤维物质分子机理提供新方式,并受到研究人员越来越多的关注。本文总结了宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白质组学与代谢组学在瘤胃微生物研究中的应用,并围绕宏组学技术联合应用进行综述,为反刍动物瘤胃微生物的研究提供理论支持。     

分子生物学技术在瘤胃细菌多样性研究中的应用

反刍动物的瘤胃是一个复杂的厌氧微生态发酵系统,研究其瘤胃微生物区系组成与功能已成为反刍动物营养学的重要内容,分子生物学技术是开展瘤胃微生物研究的重要技术手段。本文就变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术、16S r DNA序列分析、宏基因组技术、DNA芯片技术等在瘤胃细菌多样性研究中的应用情况进行了总结与归纳,为今后开展此方面研究工作提供技术参考。     

2008-2009年反刍动物营养研究进展 Ⅰ.瘤胃微生物多样性与功能

作者综述了2008-2009年间在ADSA-ASAS年会和CNKI、PubMed等数据库中与瘤胃微生物分子多态性和元基因组学相关的42篇文献。在瘤胃微生物多样性方面,研究方法不断优化及研究者将研究对象扩大到小品种反刍动物瘤胃微生物,不仅大大丰富了瘤胃微生物多样性数据库,而且表明瘤胃微生物群落组成受到宿主遗传背景、生长发育阶段和健康状态的影响,并且随日粮、季节等环境条件的变化呈现动态变化的特点。在瘤胃微生物的功能方面,主要围绕瘤胃中复杂碳水化合物降解、甲烷代谢及不饱和脂肪酸氢化3个主题,从微生物生理学、基因组学和元基因组学的角度阐述了2009年度的主要进展。尽管瘤胃微生物多样性和功能的相关研究积累了大量研究数据,但瘤胃微生物群落中影响宿主代谢和生产性能的关键功能菌的鉴定、分离、作用模式及其利用等问题仍然悬而未决。综合利用分子生态学、元基因组学和代谢组学等方法,研究瘤胃微生物群落与反刍动物的交互作用,可能成为揭示瘤胃微生物群落与反刍动物生产性能的关系、充分利用瘤胃微生物群落资源的新突破口。     

瘤胃微生物区系及其调控

瘤胃微生物区系变化与反刍动物的生长发育密切相关，微生物受宿主、环境、营养、管理等因素的影响，瘤胃微生物在反刍动物的生长发育、生产性能以及健康方面起着重要作用。本文综述了4种瘤胃微生物区系的建立过程与机制，以及微生物区系变化对动物代谢的影响，并阐述了瘤胃的调控技术与机理，为瘤胃调控技术应用、生产性能及健康水平提升、环境减排提供参考。     

宏基因组学在哺乳动物肠道微生物中的应用

哺乳动物的肠道内栖息着庞大复杂的微生物群体,其微生物群体与宿主的消化吸收、物质的营养代谢和免疫功能密切相关,是影响机体健康的重要因素之一。随着分子生物学技术在肠道微生物领域的应用,特别是新一代测序技术的快速发展,使得人们对复杂的肠道微生物的研究更加深入。基于宏基因组学技术不仅能够研究肠道微生物组的多样性、揭示消化道微生物对宿主生理代谢的影响,还能进一步深入挖掘新的功能基因,并揭示宿主基因与微生物组间的互作关系和共同进化。作者综述了宏基因组学技术在哺乳动物肠道微生物中的主要应用和存在的不足,并展望了其在肠道微生物研究中的广阔应用前景,从而加深人们对肠道微生物影响宿主肠道健康作用的认识。     

多组学技术在奶牛瘤胃微生物与宿主互作机制中的研究进展

对于反刍动物而言,瘤胃对宿主的新陈代谢、机体免疫调节具有重要的意义。作为瘤胃内强大而丰富的群落,瘤胃微生物结构紊乱不仅会导致生产性能下降,还会引发机体全身炎症反应。近年来,多组学技术分析瘤胃微生物与宿主的关系及其调控机制已逐渐受到研究者的关注。本文从瘤胃微生物的影响因素、多组学技术在瘤胃微生物中的应用及瘤胃微生物紊乱对宿主的影响等多方面进行综述,以通过调节瘤胃微生物来提高奶牛生产性能、增强机体免疫力以及预防疾病等新的视角为奶牛养殖者提供参考。     

宏基因组学在哺乳动物肠道微生物中的应用

哺乳动物的肠道内栖息着庞大复杂的微生物群体，其微生物群体与宿主的消化吸收、物质的营养代谢和免疫功能密切相关，是影响机体健康的重要因素之一。随着分子生物学技术在肠道微生物领域的应用，特别是新一代测序技术的快速发展，使得人们对复杂的肠道微生物的研究更加深入。基于宏基因组学技术不仅能够研究肠道微生物组的多样性、揭示消化道微生物对宿主生理代谢的影响，还能进一步深入挖掘新的功能基因，并揭示宿主基因与微生物组间的互作关系和共同进化。作者综述了宏基因组学技术在哺乳动物肠道微生物中的主要应用和存在的不足，并展望了其在肠道微生物研究中的广阔应用前景，从而加深人们对肠道微生物影响宿主肠道健康作用的认识。     

反刍动物瘤胃噬菌体的宏基因组学研究方法及进展

病毒(virus)存在于各种动物胃肠道中,反刍动物瘤胃也不例外.瘤胃是一个复杂且多样的微生态系统,包括细菌、真菌、原虫、古生菌和病毒等多种微生物.目前,多组学技术和生物信息学分析手段被广泛用于瘤胃细菌群落的研究.有研究表明,饲粮、环境及宿主基因型会对瘤胃细菌多样性和菌群结构产生影响;瘤胃细菌也会反过来影响宿主机体代谢、...     

瘤胃微生物移植及应用研究进展

反刍动物瘤胃微生物对瘤胃发育、营养物质消化和宿主生理健康有重要意义。瘤胃微生物移植(rumen microbiota transplantation, RMT)是将特定供体的瘤胃微生物及其代谢物移植到受体中，通过操纵瘤胃微生物群落进行菌群重塑或微生物组修复，改善宿主机能状态、生产效率、产品质量等，并可预防或治疗部分胃肠道疾病的措施。本文就RMT的发展历程、应用、安全性及潜在作用机制等进行了综述，重点阐述了RMT在揭示瘤胃微生物组特性或功能、调节宿主新陈代谢、提高生长性能、调控微生物区系平衡、疾病治疗等方面的作用，为RMT的研究与应用提供技术参考。     

奶牛瘤胃宏基因组学研究进展

瘤胃是成年奶牛的主要消化吸收器官，能够降解粗饲料、非蛋白氮等饲料。微生物大量存在于瘤胃，其组成、丰度、功能和代谢会影响奶牛的产奶和饲料转化效率等性状。本文介绍了宏基因组技术在微生物基因组组装、瘤胃微生物调控奶牛生产性状形成机制以及微生物新酶发现的研究进展，展望了奶牛瘤胃宏基因学发展前景，旨在为解析奶牛重要性状遗传与调控机制提供新思路。     

RNA-Seq技术在瘤胃微生物研究中的应用进展

反刍动物瘤胃内多种多样的微生物组成一个复杂的微生态系统,它们在瘤胃内物质消化过程中发挥重要作用。RNA-Seq技术的出现为反刍动物瘤胃微生物的研究提供了前所未有的机遇。本文主要从新一代高通量测序技术出发,阐述RNA-Seq技术在瘤胃微生物代谢酶特性、瘤胃微生物的多样性、瘤胃微生物新功能基因方面的应用,以期为瘤胃微生物的研究提供参考。     

瘤胃微生物移植在反刍动物生产中的应用及作用机制

反刍动物消化道菌群对其生长发育起着至关重要的作用，高效稳定的瘤胃微生物区系可保障宿主机体的营养物质消化率、免疫功能等。人们对反刍动物瘤胃微生物调控做了大量研究。瘤胃微生物移植作为瘤胃微生物调控手段之一，是将健康动物的瘤胃微生物及其代谢物移植至受体动物，以达到提高受体动物生产性能和健康状况等目的。本文从瘤胃微生物移植的方式和应用效果及目前发展状况出发，综述了瘤胃微生物移植对反刍动物生长发育和生产性能的影响，并分析了其可能的作用机制和影响因素，旨在为进一步研究提供理论依据。     

反刍动物瘤胃微生物培养组学研究进展

瘤胃微生物被称为反刍动物的“隐藏器官”,与宿主营养物质的获取和生理健康的维持密切相关;目前宏基因组测序发现瘤胃中超过5 800个基因组,然而超过90%的微生物尚未被培养,处于“生物信息黑箱”^[1]中。培养组学是一种采用多种培养条件,结合高通量测序技术鉴定菌种的培养方法。高通量、并行化的培养组学技术在瘤胃微生物中的应用,为在菌株水平上研究重点菌株功能及其与宿主互作关系提供了新的视角。然而,目前培养组学运用于瘤胃微生物的研究仍然较少,尚处于起步阶段。本文从瘤胃微生物特点、培养组学技术及其在瘤胃微生物培养中的应用现状、面临挑战等方面进行综述,为不断优化、规范化培养组学研究方案、拓展瘤胃可培养菌株资源、加快瘤胃生物信息黑箱的破解提供思考。     

反刍动物人工瘤胃技术研究及应用

研究反刍动物瘤胃发酵的方法很多,人工瘤胃技术是利用体外方法研究反刍动物瘤胃微生物营养与代谢以及评定反刍动物日粮营养价值的一项重要技术,并且越来越受到人们重视。本文从人工瘤胃技术分类、应用及进展方面对其进行了综述。     

反刍动物瘤胃菌群与机体营养沉积研究进展

大量研究表明,反刍动物瘤胃菌群的种类及丰度与宿主的营养沉积和机体代谢有密切关系,研究瘤胃微生物菌群与反刍动物生产性能和肉品质的关系,对肉品质行业的发展具有重要意义。应用高通量测序技术检测瘤胃菌群的结构和种类,并不断完善胃肠道微生物数据库。文章介绍了反刍动物瘤胃中优势菌群对脂肪、纤维素以及含氮物质的分解利用,概述了反刍动物瘤胃菌群与机体代谢的关系,并总结了瘤胃菌群的多样性和丰度对机体营养沉积的影响,为改善瘤胃菌群、优化食肉品质提供参考。     

反刍动物瘤胃微生物的建立过程与调控研究进展

反刍动物通过瘤胃微生物的发酵可以利用大量纤维性饲料。近年来随着分子生物学、测序技术和多组学的发展,调控瘤胃微生物是反刍动物营养学研究的热点之一。由于成年反刍动物瘤胃微生态的稳定性,导致调控技术收效甚微。然而,如果在反刍动物瘤胃微生物建立的早期进行人为干预会获得较好的效果。因此,研究反刍动物瘤胃微生物的定植规律对科学调控瘤胃功能具有重要意义。基于此,综述近年来反刍动物瘤胃微生物建立过程的研究进展,旨在为反刍动物瘤胃微生物建立过程与调控的研究提供新的线索。     

宏基因组分箱技术在反刍动物研究中的应用

消化道微生物在宿主营养与免疫方面发挥重要作用。随着测序技术的进步，微生物研究越来越依赖高通量测序结果的解读。然而受测序读长的限制，将较短的DNA片段(Read)组装(Assemble)成较长的叠连群(Contig)或序列骨架(Scaffold)已成为解读宏基因组数据的必经操作。但每条contig承载的信息量仍然太少，不足以支撑微生物功能的深入研究。分箱(Binning)技术能从混合样本中区分出来自同一微生物的序列，获得较完整的微生物基因组，被越来越多地应用于微生物研究中。反刍动物依赖瘤胃微生物消化分解饲粮供能，且瘤胃微生物的组成更为复杂多样，因此，本文综述了分箱技术的优势与功能及其在反刍动物研究中的应用，为进一步应用分箱技术研究反刍动物消化道微生物提供参考依据。