廣東
近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)在《PNAS》發(fā)表題為“Host genetic regulation of rumen 6-hydroxymelatonin reduces methane emissions in dairy cattle”的研究論文，該研究通過整合多組學(xué)數(shù)據(jù)，并結(jié)合甲烷排放人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，體外細(xì)菌培養(yǎng)、瘤胃體外發(fā)酵實驗和肝臟細(xì)胞模型，發(fā)現(xiàn)奶牛甲烷排放的宿主遺傳調(diào)控路徑，為高效低碳奶牛的選育和精準(zhǔn)化養(yǎng)殖提供理論依據(jù)。動物科技學(xué)院博士后張晨光和博士研究生劉燁為論文共同第一作者，鄧露教授和姚軍虎教授為共同通訊作者。
甲烷是主要的溫室氣體，而奶牛瘤胃微生物發(fā)酵是甲烷排放的重要來源之一。奶牛的遺傳基因如何影響甲烷排放仍不清楚。針對這一問題，本研究利用304頭泌乳期荷斯坦奶牛的多組學(xué)數(shù)據(jù)，揭示了宿主遺傳基因與甲烷排放之間的關(guān)系。
宿主遺傳通過調(diào)節(jié)6-羥基褪黑素的合成影響甲烷排放的機制
研究發(fā)現(xiàn)，宿主遺傳基因顯著影響瘤胃甲烷排放，基于孟德爾隨機化（MR）鑒定出可降低甲烷排放的三種可遺傳Prevotella菌屬，其中Prevotella_bryantii的效果最為顯著。同時發(fā)現(xiàn)，宿主肝臟代謝產(chǎn)物6-羥基褪黑素是增加瘤胃中Prevotella_bryantii豐度的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）表明，瘤胃6-羥基褪黑素水平密切相關(guān)的宿主SNP注釋到ITFG2等5個候選基因。對5個候選基因RNA干擾試驗表明，敲低ITFG2基因可激活mTORC1信號通路，顯著增加肝臟6-羥基褪黑素的合成。進一步篩選發(fā)現(xiàn)ITFG2基因的SNP（5:106926534）可作為區(qū)分高、低甲烷排放奶牛的關(guān)鍵遺傳標(biāo)記。
奶牛遺傳調(diào)控肝臟合成6-羥基褪黑素，并通過增加瘤胃Prevotella_bryantii豐度，進而降低高產(chǎn)奶牛的甲烷排放。該研究可為高效低碳奶牛的選育和精準(zhǔn)化養(yǎng)殖提供理論依據(jù)。
論文鏈接：
www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2604454123
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