绵羊阴道微生物组对人工授精成功率的影响：基于纳米孔长读长宏基因组学的多维度解析

本研究针对绵羊人工授精（AI）成功率低（30-60%）的产业难题，通过纳米孔长读长宏基因组测序技术（ONT）对297只西班牙绵羊的阴道微生物组进行多维度分析，首次揭示了Histophilus、Fusobacterium等11个与妊娠失败显著相关的核心菌属，并发现其携带的COG1207（细胞外膜合成）和KEGG K01154（糖胺聚糖降解）等功能基因可能通过炎症反应和代谢干扰影响生殖健康。该研究为通过微生物组干预提升绵羊繁殖效率提供了新靶点，发表于《Microbiome》。

　　

在西班牙作为全球第五大绵羊生产国的背景下，绵羊产业却长期受困于人工授精（AI）成功率仅30-60%的技术瓶颈。与牛（50-75%）、猪（90%）等其他家畜相比，这种差距尤为显著。传统研究多聚焦于生殖道形态或激素调控，但近年来人类和牛类研究提示：阴道微生物组可能是影响生殖效率的"隐形调控者"。然而，绵羊领域此前仅有个别16S rRNA研究，且样本量小、功能机制不明。西班牙国家农业与食品研究技术学院（INIA-CSIC）联合萨拉戈萨食品与农业研究中心（CITA）的团队，通过创新性地应用纳米孔长读长宏基因组技术，首次绘制了绵羊阴道微生物组的"功能图谱"，相关成果发表于《Microbiome》。

研究采用ONT GridION测序平台对4个牧场3个品种（Latxa、Manchega、Rasa Aragonesa）的297只经产母羊阴道样本进行分析，结合SqueezeMeta流程进行基因功能注释。通过随机森林模型和DESeq2差异分析，系统评估了微生物组与妊娠率、品种、牧场等变量的关联。

微生物组组成特征
核心微生物组包含11个门和21个属，其中葡萄球菌（Staphylococcus，18%）、大肠杆菌（Escherichia，3.2%）和Histophilus（2.3%）丰度最高。值得注意的是，使用含抗生素PRID（孕酮缓释装置）的Latxa品种虽微生物多样性最低，但妊娠率高达81.82%，提示抗生素可能抑制了致病菌增殖。

宿主与环境影响因素
PERMANOVA分析显示牧场（F=18.42）和品种（F=21.52）对微生物组的影响超过年龄和胎次。随机森林模型对品种分类准确率达92.4%，证实遗传背景的关键作用。特别发现>5岁或>3胎次母羊的微生物组发生显著改变，可能与累积的生理变化相关。

妊娠相关标志物
11个菌属在未孕母羊中显著富集（p<0.05，FDR校正），包括：

• 已知病原体：Histophilus somni（引发羊关节炎）、Campylobacter fetus（流产病因）
• 新发现关联菌：Treponema（梅毒螺旋体属）、Caviibacter（牛阴道脓肿病原）
  功能分析揭示这些菌属携带：
• 防御基因COG0732（限制修饰系统）
• 细胞外膜合成基因COG1207
• 糖胺聚糖降解酶K01154
  这些基因可能通过破坏黏膜屏障或引发局部炎症干扰胚胎着床。

跨技术验证
与团队前期16S rRNA研究相比，本研究：

1. 检出新增核心菌属（如Anaplasma）
2. 确认Histophilus等"高风险菌属"的重复性
3. 首次发现功能基因与妊娠失败的分子关联

该研究建立了绵羊阴道微生物组的"菌属-功能-生殖"关联模型，为开发微生物组调节剂（如靶向抑制Histophilus的噬菌体）提供了理论依据。未来研究需扩大样本验证关键菌株的致病机制，并探索抗生素使用与生殖效率的平衡点。这项工作不仅推动了动物生殖医学的发展，也为人类辅助生殖中的微生物组研究提供了跨物种参考。