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为解决猪口腔宏基因组受宿主基因组污染严重、相关研究少的问题,研究人员开展藏猪(TP)和杜洛克猪(DP)口腔微生物组研究。他们用稀释宏基因组测序(Dilute-Meta-Seq)技术,获得 3448 个中高质量宏基因组组装基因组(MAGs),揭示两者差异,为研究猪口腔微生物功能提供参考。
在动物的健康领域,口腔微生物起着至关重要的作用。口腔微生物群被认为是仅次于肠道微生物群的第二大微生物群落。动物的口腔环境为各种微生物的定植和繁殖提供了适宜的条件,正常情况下,口腔中的微生物与机体在微生物数量和种类上保持着平衡。一旦这种平衡被打破,就可能引发多种口腔疾病,像龋齿、牙周炎、牙龈炎、口腔溃疡,甚至口腔癌等,而且口腔微生物群落的变化与口腔疾病以及全身性疾病都有着显著的关联,这对动物的健康影响巨大。
藏猪,作为我国的地方优良猪种,长期生活在无污染的自然山区,已经适应了高海拔地区的恶劣气候条件。它具有很强的适应能力、抗应激能力、抗病能力,还能耐受粗饲料,肉质鲜嫩、味道鲜美、风味独特,脂肪少瘦肉多,更符合当下人们对高品质猪肉的需求。然而,藏猪也存在生长速度缓慢、产仔数少的缺点。杜洛克猪则是全球广泛养殖的瘦肉型猪种,它生长迅速、饲料转化率高、瘦肉率高。近年来的研究发现,我国地方猪种和商业化猪种的肠道微生物存在显著差异,但由于口腔宏基因组数据受宿主基因组污染严重,猪口腔微生物组的宏基因组分析报道较少。
为了深入探究猪口腔微生物的奥秘,云南农业大学的研究人员开展了一项重要研究。他们结合稀释宏基因组测序技术和宏基因组组装基因组(MAG)分箱方法,对藏猪和杜洛克猪的口腔微生物组群落结构进行了研究和比较。这一研究成果发表在《Scientific Data》上,为后续进一步研究猪口腔微生物的功能提供了关键的参考依据。
在研究方法上,研究人员首先从 6 头成年藏猪公猪和 6 头成年杜洛克猪公猪采集口腔微生物样本。采集时,为减少唾液流量和成分的昼夜变化影响,所有样本均在中午 12 点采集,且猪在采样前禁食 1 小时,直接用无菌棉签收集未刺激的全唾液样本。接着,他们对样本进行处理,通过梯度稀释确定合适的稀释度,利用全基因组扩增(WGA)获取足够的 DNA 用于后续实验,并通过定量 PCR 分析评估宿主基因组污染率。之后,对样本进行全基因组鸟枪法测序(WGS),再进行宏基因组组装和分箱,对 MAGs 进行分类和去冗余处理。
在研究结果部分,研究人员在样本处理与测序方面,对 200 个 Dilute-Meta-Seq 样本(藏猪和杜洛克猪各 100 个)和 2 个 WGS 样本进行测序,获得大量原始 reads 和 clean reads,且测序准确性较高。同时发现,Dilute-Meta-Seq 样本的宿主基因组污染率平均为 13.64%,远低于 WGS 样本。
在 MAGs 的获取与特征分析上,研究人员共检索到 8815 个 MAGs,其中 3448 个为中高质量 MAGs,这些 MAGs 跨度 9 个细菌门,基因组大小在 0.34 - 8.75 Mbp 之间,GC 含量在 29% - 73% 之间,部分 MAGs 含有 16S rRNA 基因 。通过系统发育分析发现,202 个代表性物种水平的 MAGs 属于 9 个细菌门,其中许多是新的属和物种。
在藏猪和杜洛克猪口腔微生物组比较方面,研究发现非冗余 MAGs 中,仅有 13.37% 被藏猪和杜洛克猪共享,表明两者口腔微生物组差异较大。杜洛克猪口腔微生物多样性高于藏猪,且两者相对分类丰度存在差异。
研究结论表明,研究人员通过 Dilute-Meta-Seq 方法成功降低了宿主污染率,获得了大量中高质量的 MAGs,揭示了藏猪和杜洛克猪口腔微生物组的差异。这一研究成果意义重大,它为深入了解猪口腔微生物的功能奠定了基础,有助于进一步探究口腔微生物与猪健康和生长的关系,也为后续优化猪的养殖策略、提高猪的健康水平提供了有力的科学依据,推动了猪养殖领域的发展。