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浙江大学孙会增团队发现奶牛产奶的潜在分子机理
时间：2022-01-22 00:00:00 编辑： 点击：242次
奶牛利用人类不可食用的低价值植物生物质来生产牛奶，这是一种具有丰富营养和高蛋白质的低成本产品。这一过程主要依赖瘤胃微生物发酵木质纤维素和纤维素以产生挥发性脂肪酸 (VFA)。VFA 被瘤胃复层鳞状上皮吸收和部分代谢，该上皮由多种细胞类型介导。在这里，该研究应用宏基因组分箱方法来探索参与纤维消化的单个微生物，并对瘤胃上皮细胞进行单细胞 RNA 测序，以研究有助于 VFA 吸收和代谢的细胞亚型。
2022年1月20日，浙江大学孙会增团队在Microbiome（IF=15）在线发表题为”Investigation of fiber utilization in the rumen of dairy cows based on metagenome-assembled genomes and single-cell RNA sequencing“的研究论文，该研究中的 52 头泌乳中期奶牛（胎次 = 2.62 ± 0.91）的产奶量为 33.10 ± 6.72 kg。该研究使用宏基因组分箱确定了 186 个细菌基因组的纤维消化和发酵能力，并确定了具有强纤维素/木聚糖/果胶降解能力的特定细菌基因组，这些能力与 VFA 的生物合成高度相关。此外，该研究基于 20，728 个单个上皮细胞的转录组构建了由 18 个瘤胃上皮细胞亚型组成的瘤胃上皮单细胞图谱。对编码 VFA 转运蛋白候选基因表达谱的系统调查显示，IGFBP5+ cg 样棘细胞独特地高表达 SLC16A1 和 SLC4A9，表明这种细胞类型可能在 VFA 吸收中起重要作用。该研究还确定了微生物组和宿主细胞之间的潜在串扰及其在调节关键瘤胃上皮细胞亚型中关键基因表达的作用。
总之，该研究在瘤胃中发现了分别参与纤维消化、VFA 摄取和代谢的关键个体微生物基因组和上皮细胞亚型。这些数据的整合使研究人员能够将微生物基因组和上皮单细胞与营养系统联系起来。
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