宏基因组学及其在瘤胃微生物中的应用研究进展

宏基因组学是研究生态群体基因功能的一门崭新的学科。它通过免培方法获得微生物的纯培养,主要技术包括DNA的提取、文库的构建和目标基因克隆的筛选,可用于发现新基因、开发新的生物活性物质、研究群落中微生物多样性等方面。文章介绍了宏基因组学的基本方法,并对瘤胃微生物宏基因组学的应用现状进行了综述。     

动物体内微生物的宏基因组学分析

随着分子生物学技术的快速发展及其在微生物研究中的广泛应用,宏基因组学分析方法得到了快速发展。宏基因组学通过直接从动物体内的微生物中提取总DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究方法研究样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能。作者综述了一些研究基因组组成和动物体内细菌物种的数据库和试验技术,以及肠道微生物的宏基因组学分析。     

宏基因组学在牛生产中的应用研究进展

随着牛养殖业的规模化发展，对牛营养与健康的研究也在不断深入。宏基因组学作为一种新的研究方法，可直接研究环境样品中所包含的全部微生物的群落功能和遗传组成，从而了解微生物的种群结构、进化关系、多样性等。宏基因组学技术打破了微生物培养的局限，已被广泛应用于牛相关研究的多个领域。本文对宏基因组学在牛瘤胃微生物研究、牛病诊断、抗性基因鉴定中的应用进行综述，旨在使宏基因组学技术能够在牛生产中得到更广泛的应用。     

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。     

宏基因组学在动物胃肠道微生物研究中的应用

实验室条件下可培养的微生物约占自然界中微生物总数的1%,这限制了人们对环境微生物的了解和利用.宏基因组学绕开传统纯培养方法,提供了一种探知微生物多样性和功能基因组的新方法.作者简述了宏基因组学的概念、基本方法,着重介绍了宏基因组学在动物胃肠道微生物研究中的应用和取得的成果,并对宏基因组学的发展做了简要分析.     

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.     

宏基因组生物信息学分析方法

宏基因组学技术可以清楚的认识环境中微生物的组成和丰度、发现新基因、明晰基因的功能、探究微生物和环境的相互作用,能够更准确地反映微生物生存的真实状态,极大地扩展微生物资源的利用空间.本文从生物信息学的角度介绍了宏基因组的分析策略,常用软件、流程和在线分析平台,为宏基因组学分析提供方法上的参考.     

木聚糖酶基因的体外定向进化

木聚糖酶在天然材料中基因表达水平低、活性差、生产成本高,严重限制了它的推广应用。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,在开发微生物酶资源上具有强劲的优势。体外定向进化技术模拟达尔文的自然进化论,利用基因的突变和重组,从体外改造酶基因,产生基因多样性,并结合定向的筛选最终获得预期性状的进化酶。宏基因组技术与体外定向进化技术结合必将加速木聚糖酶的开发和产业化应用,推动半纤维类生物能源的利用。为此,本文就木聚糖酶基因的来源、宏基因组学在木聚糖酶基因开发中的应用、体外定向进化进行了系统的综述。     

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。     

宏基因组学技术在瘤胃微生物研究中的应用研究进展

反刍动物瘤胃中存在大量微生物,这些瘤胃微生物(rumen microorganisms)是影响反刍动物健康和生产性能的关键因素。宏基因组学技术的发展为研究瘤胃微生物开辟了新的途径和方法。利用宏基因组学技术可研究瘤胃微生物的多样性、瘤胃微生物对宿主生理代谢的影响、瘤胃微生物和宿主的相互作用关系,并且还可以挖掘与代谢相关的新功能基因。笔者综述了宏基因组学技术发展背景,以及该技术在研究反刍动物瘤胃微生物方面的主要应用和不足,包括宿主及其生存环境对瘤胃微生物的影响、日粮中精粗比和饲料添加剂对瘤胃微生物的影响、瘤胃微生物中的抗生素耐药基因(antibiotic resistance genes, ARGs)、瘤胃微生物对反刍动物产奶性能的影响,并展望了宏基因组学技术在研究瘤胃微生物方面的应用前景,旨在为反刍动物瘤胃微生物的研究提供参考。     

牛病毒性腹泻病毒的分子生物学研究进展

牛病毒性腹泻病毒（bovine viral diarrhea virus,BVDV）是导致牛腹泻的重要致病病毒之一,BVDV感染不仅能造成严重的临床症状,且可导致患畜的免疫力降低从而感染其他病原,致使患病动物的发病率和死亡率大大增加,给养牛业造成重大的损失。随着近年来分子生物学相关理论及技术不断发展,对于BVDV的研究逐渐深入,人们对该病毒的分子生物学方面有了一些新的了解,作者主要从BVDV的病毒粒子结构组成及功能、国内外的流行情况和BVDV基因的遗传与变异情况3个方面阐述近几年BVDV的分子生物学研究进展。     

Research Progress on Molecular Biology of Bovine Viral Diarrhea Virus

Bovine viral diarrhea virus (BVDV) is one of the most important pathogenic viruses which mainly causes bovine viral diarrhea disease (BVD). BVDV can not only cause serious clinical symptoms, but also lead to decrease of immunity of livestock and infect other pathogens, resulting in significant increase of morbidity and mortality of sick animals, and causes significant losses to the cattle industry. With the development of molecular biology theory and technology in recent years, the research on BVDV has been deepening, and some new understandings have been made to the molecular biology of the virus. In this paper, the progress of molecular biology of BVDV in recent years is described from three aspects of the composition and function of virus, the epidemic situation of BVDV gene and the genetic and mutation of BVDV gene.     

微生物菌群培养组学在动物医学中的应用

实验室条件下可培养的微生物约占自然界中微生物总数的1%，这限制了人们对99%未知微生物的认识和利用，而研究表明，那些“不可培养的微生物”是可以被开发和利用的，未能被纯培养的微生物才是未知微生物的主体。微生物培养组学探索利用多种培养条件和长时间的培养，结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法（MALDI-TOF-MS）和16S核糖体RNA（rRNA）测序可以大规模鉴定各种微生物，同时利用全基因组测序和宏基因组测序手段对未知微生物进行深入分析。本文综述了国内外近年来微生物菌群培养组学在反刍动物胃肠道、禽类盲肠及家畜鼻腔微生物菌群研究中的最新进展，探讨将动物体内菌群培养组学方法应用于动物疾病防治领域的可行性。作为一个新兴的研究方法，尽管该培养组学还存在一些不够成熟的方面，但它的发展前景十分广阔，微生物菌群培养组学方法和其他研究方法的互补已经逐渐成为发展兽医微生物学新的突破口。     

The Application of Microbiome Culturomics in Veterinary Medicine

Under laboratory conditions, the number of cultured microorganisms accounts for about 1% of the total number of microorganisms in nature, which limits people's understanding and utilization of 99% of the unknown microorganisms. However, relevant researches show that those "uncultured microorganisms" can be developed and utilized, and the uncultured microorganisms are the main body of the unknown microorganisms. The microbial culturomics explored the application of multiple culture conditions and long-term culture, it was combined with Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF-MS) and 16S ribosomal RNA (rRNA) sequencing to identify all kinds of microorganisms on a large scale. At the same time, whole-genome sequencing (WGS) and Metagenomics sequencing technology were used to analyze unknown microorganisms in depth. In this paper, the latest progress of culturomics in the ruminant gastrointestinal tract, poultry cecum, and livestock nasal microflora in recent years was reviewed, and the feasibility of applying the method of microflora culturomics in animal disease prevention and control was discussed. As a new research idea, culturomics has some immature aspects, but its development prospect is very broad. The complementary of microflora culturomics and other research methods have gradually become a breakthrough in the development of veterinary microbiology.     

SCAR标记在作物和牧草上的应用现状及前景

测序扩增区段(SCAR)标记是基于PCR技术的单基因位点多态性标记,相对其他分子标记,他具有开发成本低,稳定性高,单位点多态等特点,近10年内被广泛用于分子标记辅助选择、抗病(虫)基因连锁定位、高密度遗传图谱构建、种质纯度及品种鉴别等方面。回顾了近几年国内外关于SCAR标记的研究进展,应加强SCAR标记在牧草品种选育(尤其是抗病虫、抗逆),鉴定和种质评价方面的研究。     

小片段干扰RNA技术

RNA干拢技术是近几年发展起来的一种新技术，以其特异性、高效性对特定基因进行有效沉默。本文主要对siRNA的作用机制及应用做一简要概述。     

CRISPR/Cas9基因编辑技术及其在肉牛基因组编辑中的应用

自DNA双螺旋结构发现以来,人们在基因的编辑和改造方面取得了长足步,CRISPR/Cas9技术的出现为基因编辑提供了一个新方法。CRISPR/Cas9系统是由 CRISPR基因座与Cas9蛋白组成的基因编辑系统,相比于传统的ZFNs技术和TALENs技术,具有便捷、高效、应用范围广、精确的优点。肉牛作为重要的畜牧经济动物,CRISPR/Cas9技术也被运用于其品种改良,涉及的方面有抗病抗逆、改善肉质、提高出肉率等。本文将阐述近年来CRISPR/Cas9技术在肉牛上的应用,为后期相关研究提供参考。